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• Hipolito Mamani Muñoz

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CONSORCIO ANDAHUAYLILLAS

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PERFIL DEL PROYECTO: PROYECTO: “MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA DE RIEGO EN LAS COMUNIDADES DE MANCCO– TTIOMAYO – YUTTO – DISTRITO DE ANDAHUAYLILLAS – QUISPICANCHIS – CUSCO”

DISTRITO PROVINCIA REGION ELABORADO POR PROFESIONAL RESPONSABLE

: ANDAHUAYLILLAS : QUISPICANCHI : CUSCO : Consorcio Andahuaylillas : Ing. Ronald López Zapana

CUSCO, OCTUBRE 2012

Proyecto: “Mejoramiento de la Infraestructura de Riego en las Comunidades de Mancco– Ttiomayo – Yutto – Distrito de Andahuaylillas – Quispicanchis – Cusco”

1

Anexo: Geología

GEOLOGÍA

El presente estudio Geológico - Geotécnico sirve como parte del estudio a Nivel de Perfil del Proyecto: “Mejoramiento de la Infraestructura de Riego en las Comunidades de Mancco– Ttiomayo – Yutto – Distrito de Andahuaylillas – Quispicanchis – Cusco” el mismo que ha sido realizado por el suscrito con la participación del equipo de profesionales intervinientes, en las vistas de campo y de manera sistematizada el muestreo y ensayos de mecánica de suelos in situ.

1.1

Objetivos y Alcances El estudio geológico deberá permitir definir y determinar:  Estratigrafía y litología a nivel local, para cuyo efecto se utilizará cartografía a escala 1/2500, en el que se definirá el tipo de roca, características y propiedades.  Determinación de fenómenos geodinámicos, que representan riesgos en el proyecto.  Geomorfología del proyecto e identificación de geoformas.  La geología estructural (fallas, pliegues, estructuras, etc.) y su influencia o riesgo para el proyecto.  Sismicidad local de la zona y riesgo sísmico. Los estudios geotécnicos deberán permitir definir lo siguiente:  Comportamiento geotécnico de las unidades estratigráficas locales identificadas, mediante la excavación de calicatas representativas según la litología de la zona.  Registrar los perfiles estratigráficos así como el muestreo alterado e inalterado.  Los planos de discontinuidades que pueden generar problemas de filtraciones, roturas e inestabilidades y en lo que se refiere a permeabilidad secundaria.  Determinar la presencia de rocas y suelos solubles que pueden ocasionar carcavamiento y karstificación.  Determinar la actividad o inactividad de los fenómenos geodinámicos, sus características geotécnicas con excavación de calicatas y ensayos de mecánica de suelos necesarios.  Definir la permeabilidad del canal para establecer las recomendaciones constructivas.

2

GEOLOGÍA REGIONAL

2.1

ESTRATIGRAFÍA.

Describimos el marco geológico regional, tratando de incluir las formaciones rocosas que se encuentran aledaños al área del proyecto, que nos permite tener una visión de contexto más amplia y permita interpretar de mejor forma la geología local.

Consorcio Andahuaylillas

Dirección Av. Micaela Bastidas Nº 258, Ofc.: S-2

 084-231150,01-987252294

Proyecto: “Mejoramiento de la Infraestructura de Riego en las Comunidades de Mancco– Ttiomayo – Yutto – Distrito de Andahuaylillas – Quispicanchis – Cusco”

Anexo: Geología

Figura N° 1.1. Mapa Geológico regional. Fuente INGEMMET

2.1.1 Grupo Mitu.Es la unidad es la más antigua que aflora en la zona del Cusco, y se encuentra aflorando en el sector norte del valle del Vilcanota desde la zona de Calca hasta Sicuani, y en el área del Proyecto no aflora sin embargo se encuentra en la margen derecha del rio Vilcanota. Está constituida por Areniscas arcósicas de grano medio a conglomerádicas en los niveles inferiores seguido de lavas andesíticas y daciticas, brechas y lavas basálticas de color rojizo a violáceo. Los afloramientos tienen una conformación variable, porque presentan tres unidades litológicas distintas y pueden presentarse bajo cualquiera de estas formas: conglomerados, areniscas y volcánicos hipabisales las que pueden estar unidas o separadas, por lo que los afloramientos están en forma desordenada. Los conglomerados poseen una matriz arcósica guijarros muy variables, tales como cuarcitas, volcánicos (andesitas, riolitas), a veces intrusivos y a menudo calizas de color gris. Las areniscas son de color rojo y los volcánicos tienen una coloración púrpura en estado alterado.

2.1.2 Formación Huancané Al igual que las rocas del grupo Mitu, estas rocas afloran en la zona norte del valle de manera más restringida. Está constituida por areniscas cuarcíticas gris blanquecinas de grano medio a grueso con algunas intercalaciones de areniscas y limo arcilllitas rojas. En la zona estudiada, estas areniscas u ortocuarcitas rojas o rosadas (a veces blancas o rojas) en bancos gruesos y masivos, intercaladas o no con lutitas o limolitas rojas, acantilados regulares. Estas areniscas, en general, son más finas al tope de la serie y en conjunto forman bancos 1 a 4 mm, divisibles en estratos de 2 a 10 cm., con estratificación cruzada desde la escala del centímetro hasta el metro o decena de metros.

2.1.3 FORMACIÓN YUNCAYPATA. Cuya litología está compuesta de afloramientos rocosos de calizas de coloración gris amarillenta y estratos alternos de areniscas de grano fino, lutitas, rojas y verdes, limolitas rojas y anaranjadas, anhidrita y yeso. Su aspecto es generalmente caótico.

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Los afloramientos de estos sedimentos están limitados por el valle del Cusco, siendo conspicuos en la zona norte del valle (desde Sacsayhuaman hasta Cachimayo) y están prácticamente ausentes en el flanco sur del valle. GRUPO SAN JERÓNIMO.Se trata de depósitos de origen continental de coloración marrón a rojo de manera general. Está conformada por tres formaciones, la Formación Káyra, Soncco y Punacancha.

2.1.4 Formación Káyra. Marca el inicio de la sedimentación de la cuenca de Capas Rojas, constituida por Areniscas feldespáticas, lutitas y limolitas rojas intercaladas en bancos de 1 a 3 metros, que van incrementándose hasta 6 metros, las lutitas tienen coloración roja – anaranjada entre las areniscas de grano fino a grano medio de color marrón y en ciertos niveles de color verde por la presencia de minerales de cobre. El espesor de esta formación supera los 2800m cuya base está cubierta por sedimentos cuaternarios. En el área del proyecto aflora a partir de la granja Kayra, hasta la bocatoma de La limeña, en donde se encuentra en contacto con la formación Soncco (ver plano geológico geodinámico)

2.1.5 Formación Soncco. En la zona de San jerónimo es concordante con la formación Káyra, su evolución vertical grano estrato creciente es pronunciada, pues empieza con facies finas (limolitas arcillitas y areniscas finas) de color marrón rojiza pasando a facies gruesas en las partes superiores, es concordante a la formación. En el área del Proyecto esta se encuentran aflorando a partir de la bocatoma del canal La Limeña hacia la parte alta hasta la comunidad de Soncco, de donde toma el nombre de la formación, donde precisamente esta expuesto la sección completa de esta formación rocosa.

2.1.6 Formación Punacancha. La Formación Punacancha sobre yace al Grupo San Jerónimo (Eoceno basal Oligoceno inferior) e infra yace a la Formación Paruro del Mioceno superior. En un corte donde afloran las tres unidades, las tobas de la parte superior del Grupo San Jerónimo y las tobas de la base de la Formación Paruro. En la geología del cuadrángulos de Cusco y Livitaca, S. Mendivil y Dávila, han denominado como grupo Chitapampa al conjunto sedimentario de capas rojas que han sido denominados anteriormente por Córdova como Grupo San Jerónimo, por tanto han sido conocidos mas por esta denominación y es la que hemos adoptado en el presente estudio. DEPÓSITOS DEL CUATERNARIO. Los depósitos cuaternarios están conformando distintos tipos de depósitos, generados por distintos eventos geodinámicos y en diferentes periodos de tiempo desde el Pleistoceno al reciente y que han sido depositados con características físicas y mecánicas heterogéneas, por lo que su comportamiento Geotécnico es también heterogéneo.

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Anexo: Geología

2.1.7 Depósitos aluviales. Estos están constituidos principalmente por gravas con arenas y limos y que han formado terrazas escalonadas en el valle de Andahuaylillas que han sido arrastrados por el rio y riachuelos tributarios que han rellenado las quebradas de material aluvial formando conos aluviales de distintos tamaños que se encuentran a la salida de las quebradas. El material de estos depósitos aluviales está constituido generalmente de gravas en una matriz arenosa arcillosa, limosa que tiene cierto grado de cohesión y buena estabilidad en estado seco, sin embargo en estado saturado disminuyen este carácter estable.

Foto N° 2.1 y 2.2: Depósitos aluviales con ligera imbricación de los flujos en la zona baja de LLuto.

2.1.8 Depósitos Coluviales Estos depósitos son los depósitos producto de caída por efectos de la gravedad y que siguen el relieve de los cerros conformando seudo estratos generalmente con ángulos mayores a los 35 ° dispuestos en las laderas de los cerros en ambos lados del vale y de las quebradas, tal como se puede apreciar en la foto la disposición de los depósitos de tamiz. Se trata de gravas con fragmentos de rocas angulosos y sub anguloso de tamaños heterogéneos con bolones y arenas sin aglomerantes ni cementantes, por lo que se encuentra en estado suelto, están dispuestos en tamaños de acuerdo al recorrido del mismo, mayores en la parte de la cabecera y menores en las zonas del pie o distales los conos coluviales.

Foto N° 2.3: Depósitos coluviales en la de los flujos en la zona baja de LLuto.

2.1.9 Depósitos lacustres. Constituidos por depósitos finos de arenas, limos y arcillas, que se encuentran como depósitos en el valle de Andahuaylillas y en la zona de confluencia con el valle del Vilcanota. Consorcio Andahuaylillas

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Anexo: Geología

Se han considerado dos tipos de depósitos lacustres de acuerdo a su granulometría y estratificación.

Foto N° 2.4: Vista de los depósitos lacustres de los bordes en el que se desarrollan las cárcavas.

a). Depositos lacustres de borde de lago: Se denomina así a los depósitos que se encuentran en las borduras de la cuenca del lago de Andahuaylillas, muy cerca a lo que fue las orilla o zócalo del lago, en el que se depositaron gravas con bolones no muy bien clasificados, con formas alargadas y aplanadas sub angulosas y sub redondeadas por el poco transporte, estos han podido ser transportados por ríos tributarios, fluvioglaciares o fluviales. Estos depósitos han sido afectados por proceso erosivos constituyendo las cárcavas que se presentan en los flancos del valle Andahuaylillas. b). Lacustres de fondo de lago. Estos depósitos son de características más finas, presentándose como limos y arcillas intercalados con arenas limpias, es decir estos se han depositado hacia la zona más profunda, en el que la influencia de los ríos tributarios no tenía influencia. En el área del Proyecto estos depósitos no se observan sin embargo es posible visualizar en la zona llana de Andahuaylillas en la proximidades del rio Vilcanota.

2.2

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL.

Estructuralmente el área del proyecto ha sido afectada por algunas etapas de tectonismo, los que han repercutido en la disposición estructural del área con presencia de fallas regionales y plegamiento que ha dispuesto los estratos de las formaciones rocosas en posiciones inclinadas formado acantilados y que anteriormente han generando derrumbes y deslizamientos cuyos depósitos pueden observarse en determinados lugares que se indican en el acápite de geomorfología. Las estructuras secundarias que pueden afectar en la actualidad a la infraestructura hidráulica son los efectos del grado de fracturamiento de las rocas, ya que estos tienen una permeabilidad secundaria importante.

2.2.1 Plegamiento El eje de un anticlinal de dirección nor oeste sur este, paralelo a la orientación de los andes atraviesa por la quebrada de Hatunhuaycco atravesando hacia por la quebrada opuesta, próxima a Andahuaylillas, haciendo que la inclinación de los estratos tengan orientaciones convergentes, tal como se muestra en la foto N° 2.3. Consorcio Andahuaylillas

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Anexo: Geología

Foto N° 2.5: Vista de la estructura sinclinal en la parte alta de Andahuaylillas.

2.2.2 Fallamiento El Valle de Andahuaylillas, está controlada por dos fallas inversas de talla regional, estas fallas son genéticamente sinsedimentarias, es decir que han jugado o han sido activas durante la sedimentación de los depósitos de las formaciones Kayra y Soncco, estas fallas han contribuido a la formación de escarpas y bloques y tienen una dirección paralela al plegamiento, por lo mismo que atraviesan de manera perpendicular al Valle Andahuaylillas. En la foto N°2.6 se ha demarcado con líneas rojas y anaranjadas las fracturas y fallas locales que separan en bloques la conformación estratigráfica regional.

2.2.3 Fracturamiento. Las formaciones rocosas que se encuentran aflorando en el área del Proyecto se encuentran con alto grado de fracturamiento con un sistema predominante NE-SO y 30° de inclinación hacia el sur este paralelos a la estratificación, con un espaciamiento variable, siendo menor en los estratos finos de limolitas y lutitas (0.01m a 015m) y mayor en los estratos de areniscas(0.15m a 0.80m) los mismos que tienen aberturas menores a 1 mm en los estratos finos y entre 5mm a 2 cm en los estratos de areniscas, principalmente en los diastemas, es decir entre laminas de estratos(con líneas azules en la foto N°2.6 ). Existe un sistema perpendicular al sistema de estratificación que corta formando pequeños bloques paralepípedos en el macizo rocoso, con una separación desde un 0.20 a 0.50m en promedio, y un tercer sistema que es mas por efectos de fallamiento regional que separa en bloques mayores (con líneas anaranjadas en la foto) tal como se puede observar en la foto N° cortando al sistema de estratificación.

Foto N°2.6: Sistemas de fracturamiento paralelos a la estratificación y perpendiculares que forman paralepípedos.

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3

Anexo: Geología

GEOMORFOLOGÍA

En este capítulo se describe la descripción de las características morfológicas y procesos erosivos del área del proyecto, analizando las implicancias geomorfológicas de los diversos aspectos del relieve, intensidad erosiva, y estabilidad de taludes. Morfológicamente, la zona de estudio se ubica en la vertiente sur del valle del Vilcanota, conformado por un alineamiento de cerros de dirección nor oeste- sur este y que forma parte de la cordillera oriental del sur del Perú, mostrando algunas unidades geomorfológicas importantes. El drenaje del rio Andahuaylillas tiene una dirección perpendicular al Vilcanota que es el principal colector de aguas de la sub cuenca, por lo general quebradas abruptas y en algunos casos de fondo plano, con flancos laterales de suave a fuerte pendiente.

3.1

Cordillera Oriental

Este elemento estructural y morfológico es la principal geoforma que domina el área, La cordillera Oriental tiene una orientación andina, cuyo alineamiento de cerros y montañas corresponde al flanco norte del valle del Vilcanota conformadas por rocas del Paleozoico hasta el cuaternario, es decir es el límite entre las rocas del paleozoico y del cretácico superior.

3.2

Cerros.-

Estas geoformas son elevadas y abruptas, constituye las zonas más altas del área del proyecto, con una altitud de 4300 msnm en el cerro Condorsayana y cerro Quijanayoc que limita la sub cuenca de Andahuaylillas con la cuenca del Apurímac.

3.3

Valle Andahuaylillas.

Es el principal valle, con una dirección nor este sur oeste tiene una longitud aproximada de 4 km con un ancho promedio de 150m y un máximo de 300 m en su sector más amplio, al que tributan quebradas perpendiculares del oeste y este y por el sur con la divisoria de aguas Vilcanota Apurímac. El fondo de valle tiene una configuración escalonada en forma de amplias terrazas de 200m aproximadamente entre los niveles de terrazas que son aprovechados como terrenos de cultivo a lo largo de todo este valle.

3.4

Quebradas.

Estas geoformas tienen formas estrechas y con flancos empinados cuyos fondos son muy cortos, de manera que si tienen cursos de agua permanentes el espacio es para este curso, presentando cambios de pendiente en su recorrido longitudinal bruscos, pudiendo tener caídas sub verticales hasta verticales, por lo que las diferencias de nivel en cortos recorridos es muy común. Todas las quebradas se encuentran con drenaje hacia el valle de Andahuaylillas, estas geoformas en algunos casos tienen cursos de agua permanentes, y en otros son temporales.

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El valle de Andahuaylillas tiene un régimen de agua permanente que es alimentada por los acuíferos de las rocas del grupo san Jerónimo, que mediante manantiales que se encuentran a la altura de Manjo y Yuracj Ccaca se acumulan y forman el río Andahuaylillas que para mejorar el caudal de riego para todo el valle se construyó una presa en la cabecera de cuenca, el mismo que se pretende encimar o reconformar el dique de esta presa para incrementar el caudal para uso de riego en este valle.

3.5

Colinas

Estas geoformas presentan relieves de menor magnitud en altura que los cerros y sus pendientes son menos pronunciadas. Estas colinas tienen la característica de ser superficies estables o ligeramente inestables, con acciones erosivas localizadas. En su mayor parte corresponden a las zonas de altiplanicies y en menor escala a pequeñas elevaciones en el fondo de valle. Desde el punto de vista geodinámico estos relieves presentan menores riesgos y a la vez proporcionan condiciones favorables al proyecto, ya que proporciona relativa facilidad en la construcción de infraestructura, así como permite un mantenimiento adecuado y con menor frecuencia.

3.6

Deslizamientos antiguos.

Son geoformas que son evidentes a la vista, delineados desde la cabecera del deslizamiento hasta el pie del mismo, en algunos casos el volumen deslizado aun se encuentra en el cuerpo del deslizamiento y en algunos casos han sido erosionados gran parte de ellos. En caso de encontrarse aun los depósitos deslizados, estos están constituidos por materiales de las mismas rocas del basamento rocoso dispuestos en forma caótica, en la foto N° 3.1 por ejemplo se observa el deslizamiento, con el material acumulado (delineados con amarillo) en el pie y cuerpo del mismo. Estos deslizamientos, en el momento actual en el área del proyecto han sido identificados, principalmente hacia la zona de la formación Soncco, en ambos flancos del valle Andahuaylillas,

Foto N°3.1: Deslizamiento antiguo, actualmente estable en la Garganta de Luycha.

3.7

Conos aluviales.

Son producto de la acción erosiva en la zona de los flancos laterales que forman las quebradas o cárcavas de manera perpendicular al Valle principal de Andahuaylillas, y que Consorcio Andahuaylillas

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se acumulan en el cambio de la pendiente del talud. Sobre estas geoformas se encuentran emplazadas las comunidades de Yutto, Ttiormayo y la población de Andahuaylillas. El cono aluvial de Andahuaylillas es el más grande con más de 2.5 km de longitud entre la cabecera y el pie, y un aproximado de 1 km de ancho. Esta magnitud es el resultado de la acumulación de todos los eventos geodinámicos que han ocurrido en la microcuenca.

Foto N°3.2: Yutto emplazada sobre cono aluvial y Andahuaylillas al fondo, en el pie del cono más grande.

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4

Anexo: Geología

GEODINÁMICA

La actividad geodinámica interna y externa en el área del proyecto se puede resumir de la siguiente manera:

4.1

GEODINÁMICA INTERNA.

En el Perú se considera dos fuentes sísmicas importantes, la “Fuente Sismogénica Marina”, que comprende la fosa y el zócalo continental, donde se originan los eventos más importantes y catastróficos, al estar ubicada en la línea de subducción de dos placas tectónicas. Estos eventos catastróficos son de origen profundo (hipocentros), y otros de carácter intermedio y superficial que son los más frecuentes. La otra, es la “Fuente Sismogénica Continental” donde, por la lejanía a la convergencia de las dos placas tectónicas, los eventos sísmicos son menores en frecuencia y magnitud, aunque, con excepciones, conforme lo expresa la historia sísmica nacional, también se han producido terremotos con origen en el continente, tal como ocurre en la región del Cusco y en otras del Perú Central.

4.1.1 Antecedentes sísmicos en la Región Cusco. Como se puede apreciar en el cuadro resumen de sismos en la región del Cusco, existen varios ocurridos muy próximas al proyecto (Urcos y Cusco), sin embargo muchos por condiciones de comunicación en el pasado no han sido registrados por lo que se conoce los mas resaltantes a partir de 1650. Fecha

Magnitud

Nombre

Epicentro

Zonas afectadas

7,5

Cuzco de 1650

Cerca del Cuzco, actual Departamento de Cuzco.

7,0

Capi de 1707

Capi, Paruro, actual departamento de Cuzco

6,0

Cuzco de 1744

Cerca de Cuzco

11 de febrero, 1746

7,0

Urcos de 1746

Pueblo de Urcos, cerca de Cuzco

8 de octubre, 1831 18 de septiembre, 1833

7,0

Sur del Perú de 1831

?

7,0

Sur del Perú de 1833

?

Actual Dpto. de Cuzco. Actual departamento de Cuzco. Actual departamento de Cuzco. Extremo sur del Perú y actual norte de Chile. Sur del Perú y actual norte de Chile.

3 de diciembre, 1869

6,0

Abancay de 1869

Abancay, departamento de Apurímac

Dpto. de Apurímac.

12 de mayo, 1650 17 de septiembre de 1707 19 de noviembre, 1744

18 de junio, 1931

7,0

Tinta de 1931

5 de marzo, 1938

6,0

Acopía de 1938

23 de junio, 1939 18 de septiembre, 1941

6,0

Acomayo y Canas de 1939

7,0

Cuzco de 1941

Tinta, provincia de Canchis, departamento del Cuzco Acopía, provincia de Acomayo, departamento del Cuzco Distrito de Pomacanchi, provincia de Acomayo, departamento del Cuzco Cerca del Cuzco, departamento del Cuzco

30 de enero, 1943

7,0

Yanaoca y Pampamarca de 1943

21 de mayo, 1950

7,0

Cuzco de 1950

Distrito de Yanaoca, provincia de Canchis, departamento de Cuzco. Cerca del Cuzco, departamento del Cuzco.

Sur del Perú de 1959 Acos de 1961

? Distrito de Acos, provincia de

19 de julio, 1959 7,0 8 de noviembre, 1961 6,0 Consorcio Andahuaylillas

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Sur y centro del Perú

Afectados los pueblos de Tinta, Checacupe, Sicuani y Yanaoca. Pueblo de Acopía. Provincias de Acomayo y Canas Dptos. de Cuzco y Apurímac. Pueblos de Yanaoca y Pampamarca. Dpto. del Cuzco. Dptos. de Arequipa, Moquegua y Tacna.

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Acomayo, departamento de Cuzco Distrito de Urcos, provincia de Quispicanchi, departamento de Cuzco Provincia de Aymaraes, departamento de Apurímac. Límites de los dptos. de Cuzco y Madre de Dios

8 de mayo, 1965

6,0

Urcos de 1965

Pueblo de Urcos.

14 de octubre, 1971

6,6

Aymaraes de 1971

6 de abril, 1986

6,0

Cuzco de 1986

3 de abril, 1999

6,0

Suroeste del Perú.

Región Central-Sur. Costas del departamento de Arequipa.

21 de abril 2011

3.8

Cusco

12 Km sur de Calca

Cusco , Calca

31 de enero 2012

3.8

Cusco

Calca

Cusco - Calca

21 de abril del 2012

5.2.

Cusco

A 53 Km norte de Chumbivilcas

Chumbivilcas Cusco

21 de Mayo del 2012

3.8

Cusco

A 14 km norte de Paruro

Paruro Cusco

Prov. de Aymaraes.

Fuente: IGP

4.1.2 Mapa de Zonificación sísmica. El territorio nacional se considera dividido en tres zonas sísmicas, esta zonificación está basada en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. Esta ha sido delimitada por el IGP. Según la zonificación sísmica del Perú el área del proyecto se encuentra en el límite entre la zona 1 y 2, in embargo es recomendable considerar dentro de la zona 1. En lo que respecta a la intensidad, el área del proyecto se encuentra en el rango de intensidad del grado VII en la escala de Mercalli, tal como se puede apreciar en la figura 4.1

Fig. N° 4.1: MAPA DE ZONIFICACIÓN SÍSMICA

4.1.3 Mapa de máximas intensidades. El mapa de intensidades para el área del Proyecto corresponde a una intensidad máxima registrada de grado VI-VII en la escala de Mercalli, de acuerdo al IGP (fig. N° 4.2), por otro Consorcio Andahuaylillas

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lado, las isosistas del sismo del Cusco de 1950 están en el rango de III y IV tal como se muestra en las figuras 4.3 y 4.4. En los mapas de isosistas sismo 21 mayo 1950 y de 1986. Sin embargo es recomendable considerar la intensidad del IGP como parámetros de seguridad.

Figura 4.2: Mapa de intensidades máximas en la escala de Mercalli (VI y VII)

Fig. N° 4.3. Mapa de isosistas sismo 21 mayo 1950 - Cuzco (E. Silgado, J.Fernandez-Concha y G. Ericksen, 1952)

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Fig. N°4.4. Mapa de isosistas sismo 5 abril 1986 - Cuzco (P. Huaco, M. Minaya y E. Deza, 1986)

Los resultados obtenidos para la Región muestran una distribución esporádica en la parte central donde se presentan sismos superficiales menores a 70 Km. de profundidad. Los parámetros sísmicos considerados a continuación se detallan: Z S Sa U V C P G Ts

: Factor de Zona : Factor de suelo : Aceleración espectral : Factor de uso e importancia : Fuerza cortante en la base de la estructura : Coeficiente de amplificación sísmica : Peso total de la estructura : Aceleración de la gravedad : periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo.

El valor del período predominante del suelo tomado en base a la estratigrafía del terreno, debe estimarse una variación del 25 % en aumento para su clasificación y determinación del coeficiente sísmico. Los parámetros sísmicos de la zona de estudio a continuación se detallan: Aceleración Período de retorno

30

50

Parámetros

0.14 0.17 0.21

Velocidad

100

30

Desplazamiento

50

100

30

50

100

5.8 7.0

9.5

2.1

2.4 3.3

La fuerza horizontal o cortante total en la base debido a la acción sísmica es determinada por la siguiente relación: H =

Z x U x S x C xP Rd

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4.1.4 Mapa de aceleraciones sísmicas. Los parámetros de aceleración sísmica para la zona del Proyecto corresponden a valores de 0.16g a 0.20g, que se muestra en el mapa correspondiente, por tanto es recomendable utilizar estos parámetros para el cálculo de

Fig. 4.5:.Mapa de aceleraciones sísmicas en el área del proyecto.

4.2

GEODINÁMICA EXTERNA

La sub cuenca del valle Andahuaylillas en general es estable, con incipientes procesos geodinámicos activos que no implican peligro a la infraestructura del proyecto. El área del Proyecto que tiene similar configuración en todo el área presenta deslizamientos antiguos en la actualidad de carácter estables. Se advierte algunos efectos erosivos en la zona media a Consorcio Andahuaylillas

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lata de la sub cuenca, que básicamente perjudica a la vegetación, pero que no implica peligro.

4.2.1 DINÁMICA DE LOS PROCESOS EROSIVOS ACTUALES La intensidad de la dinámica, evidentemente ha disminuido sustancialmente respecto de lo acontecido durante el tiempo geológico reciente (pleistoceno y cuaternario reciente). La morfología genética ha pasado por diversos episodios geológicos, de los cuales consideraremos el pre cuaternario y el cuaternario, por ser los más relevantes en el área del proyecto.

4.2.1.1 Escurrimiento Superficial Ocurre en zonas de terrenos que tiene poca pendiente, sin vegetación por intervención humana o de sobre pastoreo, en el que viene ocurriendo arrastre de sólidos. Estos suelos, por sobresaturación tienen la tendencia de deslizarse en pequeños tramos.

4.2.1.2 Erosión en Surcos y Cárcavas Este tipo de erosión se observa en ambos flancos del valle Andahuaylillas, por erosión de antiguos procesos geodinámicos activos en el pasado, pero que en la actualidad han dejado de ser activos, en algunos casos, puede ocurrir alguna socavación pero de manera incipiente. Los procesos antiguos han formado cárcavas profundas, en la mayoría de casos estas cárcavas ha sido formada en depósitos de borde de lago con cobertura coluvial de cobertura.

Foto N° 4.1: Cárcavas en la margen derecha del Valle de Andahuaylillas

4.2.1.3 Deslizamientos antiguos. Existen deslizamientos antiguos que en la actualidad se encuentran estables, sin embargo se debe prever tratamiento o medidas de mitigación en caso de que se proponga infraestructura hidráulica, para lo cual será necesario determinar la estabilidad de los taludes a ser afectados y en base a ello considerar y proponer la infraestructura de tratamiento necesaria.

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4.2.1.4 Deslizamientos activos. Los deslizamientos activos que existen en el área están reducidas a los originados por el corte del talud por la construcción de la plataforma de la trocha carrozable ejecutada recientemente. Estos son suelos de cobertura cuaternaria y rocas residuales. Estos materiales deslizados son susceptibles a los cortes de talud, por ser limosos arenosos que con la saturación de estos suelos se deslizan, tal como se puede apreciar en la foto N° 4.2 en el acceso a la presa en los dos últimos desarrollos y en los que continúan mas arriba de la represa, así como en los laterales de la zona oeste de la represa. Estos deslizamiento no significan gran riesgo a la infraestructura, sin embargo sera necesario prever muros de contención para su estabilizacion.

Foto N°4.3: Deslizamientos superficiales en los bordes de la presa y talud de la trocha carrozable.

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5

Anexo: Geología

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA DE LA ZONA DE EMPLAZAMIENTO DE LA PRESA COCHAPATA (MANCO ALTO).

5.1

CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y GEOTÉCNICA

Para la caracterización morfológica, geológica y geotécnica del dique y del vaso de la presa se ha considerado los aspectos relacionados a las características físicas mecánicas, características de permeabilidad, características de capacidad portante admisible y disposición espacial estratigráfica de los suelos que constituyen el área de emplazamiento de la presa.

5.1.1 Caracterización geológica El área del emplazamiento de la presa, está conformada por rocas del grupo San Jerónimo, depósitos coluvio-aluviales del cuaternario reciente, con una cobertura de suelos orgánicos distribuidos en distintos sectores de la presa planteada.

5.1.1.1 Vaso de la presa. Los flancos de la presa conformados depósitos coluvio aluviales y aislados afloramientos rocosos del grupo San Jerónimo. El fondo del vaso está cubierto por depósitos cuaternarios recientes conformados por suelos palustres, es decir resultado de la acumulación de suelos pantanosos que han ido acumulándose en el tiempo. Por la disposición estratigráfica del grupo San Jerónimo, se puede aseverar que debajo de los suelos coluvio aluviales en muchos sectores del vaso se encuentra afloramientos del macizo rocoso y en otros sectores recubiertos con depósitos de la presa.

5.1.1.2 Eje del dique. El eje de la presa propuesto tiene una longitud de 150 m, cuyos estribo lateral derecho está conformado por afloramientos del grupo San Jerónimo, constituido por areniscas y lutitas dispuestos de manera intercalada con una dirección nor oeste ,- sur este y con una inclinación al de 40° NE. La zona central está conformada por un terraplén de tierra construida con el fin de represar aguas en este sector. Finalmente el estribo izquierdo está conformado por depósitos coluvio aluviales con algunos afloramientos rocosos aislados del grupo san Jerónimo.

Foto N° 5.1: Vista de los estratos de areniscas y lutitas en el estribo derecho desde la base hasta el aliviadero. Consorcio Andahuaylillas

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El estribo izquierdo está emplazado en areniscas y lutitas con una dirección ONO a ESE (110°NE y 40°NE), desde la base hasta la cima donde se halla el aliviadero. El estribo izquierdo esta emplaza en depósitos coluvio aluviales, con afloramientos de areniscas y lutitas hacia la parte alta; por la disposición estratigráfica se estima que el macizo rocoso se encuentre entre 3 a 5 m debajo del nivel del suelo en la zona del dique. La zona central, está constituida por un terraplén conformado y que sirve como dique de la presa en actual funcionamiento.

Foto N° 5.2: Vista de los estratos de areniscas

Fig. N° 01: Vista de la disposición geológica en la zona del dique

5.1.1.3 Discusión. Las condiciones geológicas en la zona del vaso y del dique son heterogéneas, en el vaso al igual que en el dique se emplaza sobre macizos rocosos de areniscas y lutitas, y en otros sectores en depósitos coluviales y aluviales, tal como se puede observar en la figura N°5.1.

5.2

CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA.

En este ítem describiremos los parámetros litotécnicos de los suelos en los diferentes sectores.

5.2.1 Características físicas y mecánicas de los suelos de fundación Para determinar las características físicas y mecánicas de los suelos se ha realizado la valoración del macizo rocoso y se ha excavado una calicata en el eje del terraplén construido para conocer sus características físicas mecánicas de estos suelos.

5.2.1.1 Características físicas y mecánicas del área del eje Clasificación de suelos.

El área del eje de la presa existente, se encuentra construida con suelos arcillosos de baja plasticidad (CL), y hacia la base se ha encontrado un nivel de Arenas Consorcio Andahuaylillas

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Anexo: Geología

arcillosas con un 31 % de gravas. Su carácter es compacto y consolidado, no se ha observado el contacto con el suelo de fundación. La calicata excavada muestra en los dos primeros metros de profundidad con una densidad de 2.23 gr/cm3, a los 2.50m esta disminuye ligeramente 2.207 gr/cm3, lo que implica que el compactado ha sido realizado de manera heterogénea. EJE DE DIQUE - PRESA COCHAPAMPA GRANULOMETRÍA

LIMITES DE CONSISTENCIA ÍNDICE LIMITE LIMITE DE LIQUIDO PLÁSTICO PLAST.

GRAVA ( %)

ARENAS (%)

FINOS (%)

1.50 m

1.9

39.6

58.5

31.14

22.63

2.50 m

3.4

31.6

65

31.12

22.57

UBICACION

CLASIF.

SUCS

CONT. HUMEDAD

8.51

CL

16.35

8.55

CL

17.47

C-1

EL Perfil estratigráfico se encuentra en el anexo 1, en el cual se detallan las características de la calicata.

5.2.2 Valoración del macizo rocoso. Se ha realizado la valoración del macizo rocoso en la base de la quebrada que sirve de salida en las proximidades de la casa de llaves y el vertedero de demasías, el mismo que se encuentra según nuestra aseveración como basamento rocoso del área del dique y del vaso con relleno de cobertura en determinadas áreas. El macizo rocoso está constituido por areniscas y lutitas dispuesta en estratos de 0.80 a 1.00m de espesor para los que se ha determinado dos estaciones micro tectónicas, una en el espaldón y la otra en el delantal del dique. El espaldón tienen un sistema principal de fracturamiento, estos tienen dirección de E-O con inclinación de 75° a 90° al sur y norte, y un sistema secundario OSO- ENE, con buzamientos de alto ángulo, tal como se aprecia en la figura N° 2 y foto N° 5.2. Los parámetros de separación, persistencia y con una resistencia a la compresión estimada en 65 MPa se tiene un macizo clase IV para las areniscas y Clase V para las lutitas, en base a la clasificación RMR (1989).

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Fig. N° 02: Diagrama de frecuencias de sistemas de fracturas E-O y ángulos entre 75 y 90°

Fig. N° 5.3: Vista de la disposición estratigráfica de areniscas con las clases de roca en el espaldón

El delantal tiene dos sistemas principales de fracturamiento, estos tienen dirección de N-S con inclinación de alto ángulo, un sistema NE-SO con buzamientos de ángulo medio paralelos a la estratificación, y sistemas secundarios NNE-SSO y NNO-SSE con buzamientos, con buzamientos de alto ángulo, tal como se aprecia en la figura N° 3 y foto N° 5.4 Los parámetros de separación, persistencia y con una resistencia a la compresión estimada en 60 MPa se tiene un macizo clase III para las areniscas y Clase V para las lutitas, en base a la clasificación RMR (1989).

Fig. N° 02: Diagrama de frecuencia y polos en el delantal del estribo derecho.

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Fig. N° 5.4: Vista de la disposición estratigráfica de areniscas con las clases de roca en el delantal.

5.2.2.1 Vaso de la presa. El área de inundación está conformada depósitos palustres y aluviales como cobertura del macizo rocoso. Los depósitos de cobertura son arcillas y arenas arcillosas dispuestas en los alrededores del vaso con características sueltas, cuyo espesor es variable, pudiendo alcanzar un aproximado de 4-5m en la zona posterior, 3 m en la zona lateral Este y 0.50 m hacia el sector Oeste.

Foto N° 5.5: Vista de las características texturales de los suelos en la zona posterior del vaso.

En la zona posterior del vaso se ha realizado un perfil estratigráfico y el muestreo de estos suelos del que se ha obtenido resultados como arenas limosas arcillosas y arenas limosas de color rojo ladrillo que se encuentran como cobertura en un espesor estimado de 4-5m en este sector. Los registros estratigráficos se encuentran en el anexo 1, cuyos resultados de ensayos estándar se resumen el e siguiente cuadro. Consorcio Andahuaylillas

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Vaso Cochapata(Manco alto) GRANULOMETRÍA ARENAS (%)

GRAVA ( %)

UBICACION

FINOS (%)

LIMITES DE CONSISTENCIA ÍNDICE LIMITE LIMITE DE LIQUIDO PLÁSTICO PLAST.

26.30

27.50

CLASIF.

SUCS

CONT. HUMEDAD

P -1 VASO DE LA PRESA 36.10

37.60

21.28

6.22

SM-SC

10.09

5.2.3 Capacidad Portante admisible 5.2.3.1 Para los suelos Las muestras obtenidas en la calicata del eje de la presa, pertenecen a suelos compactados mecánicamente, las que han sido muestreadas y se han remitido al laboratorio de LABYGEM para los ensayos de corte directo, cuyos resultados han sido utilizados para el cálculo de la capacidad portante admisible. Los resultados se muestran en el cuadro siguiente: CAPACIDAD PORTANTE PRESA COCHAPATA Densidad natural gr/cm3

Calicata C1(1.50m) C- 1 (2.5m)

Angulo de fricción (º)

Cohesión kg/cm2

capacidad portante admisible Kg/cm2

1.919

27.3

0.47

4.52

1.879

26.8

0.48

1

Los resultados de las muestras del eje tienen un comportamiento similar, se encuentran entre 4.52 kg/cm2 y 4.36 kg/cm2 para un metro de profundidad y con un factor de seguridad de 3.5

5.2.3.2 Para el macizo rocoso Para el caso del macizo rocoso se ha obtenido la capacidad portante, en base a información de campo y resultados de resistencia al martillo cuya areniscas que afloran en el área, requieren 2 a 3 golpes para fracturarla y según normas del ISRM, corresponde a rocas entre 50 y 100Mpa, por tanto, considerando estos parámetros de norma y los resultados de ensayos de estas rocas para otros proyectos en la región, se atribuye un valor de 55 MPa, de manera conservadora. Por tanto, se obtiene un valor de 2.2 Mpa de capacidad portante lo que significa 22.22 kg/cm2.

5.2.4 Constantes elásticas de las rocas. Siendo la conformación de macizo rocoso en la zona del emplazamiento del dique de la represa y el área de inundación, se ha considerado necesario indicar los parámetros de elasticidad del macizo, dado que éstos sufrirán deformaciones por las cargas. Se tienen valores medios para cada tipo de rocas, y estos han sido obtenido a partir de Rahn( 1986) , Johson y De GRaff ( 1988) Goodman ( 1989).

Roca intacta

Modulo de elasticidad estático E Kg/cm2((x10E5)

Modulo de elasticidad dinámico Ed Kg/cm2 (x1.0E5)

Coeficiente de Poisson (υ)

0.3-6.1

0.5-5.6

0.1-0.4

Arenisca Consorcio Andahuaylillas

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5.3

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CARACTERIZACIÓN DE PERMEABILIDAD DEL ÁREA.

Para la caracterización de la permeabilidad, independientemente de coeficiente de permeabilidad en determinado punto y determinada muestra, se ha realizado ensayos de laboratorio en muestras inalteradas del dique conformado en la presa existente, y así mismo se ha realizado la evaluación del macizo rocoso que sirve como basamento del dique, ya que se tiene filtraciones en la zona del vaso. Por tanto la permeabilidad del área depende de estas consideraciones Además se ha tenido en cuenta la estratificación y sus distribuciones espaciales laterales y verticales, por tanto los resultados de los coeficientes de permeabilidad obtenidos en laboratorio se han analizado integrando estos otros parámetros, de manera que se pueda definir o establecer el carácter de permeabilidad del área.

5.3.1 Para los suelos. Se ha realizado ensayos de permeabilidad en laboratorio de LABYGEM, a partir de muestras inalteradas obtenidas en la calicata del dique existente, para lo que se ha utilizado el método de carga variable. Los resultados de estos ensayos se incluyen en el anexo Nº 03, cuyo resumen se encuentra en el siguiente cuadro: COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

UBICACIÓN

Densidad natural (g/cm3)

Humedad ( %)

Kt ( Cm/s)

k20 ( Cm/s)

C-1- 1.50 m

2.23

16.35

3.74E-06

3.92E-06

C-1 - 2.50m

2.07

17.47

3.98E-06

4.11E-06

Según Braja M. Das, y de acuerdo a W.Lambe y R. Whitman las muestras ensayadas, en la zona del dique conformado con suelos arcillosos y arenosas arcillosas que tienen una textura semi compacta tienen un grado de permeabilidad muy baja, es decir entre 10-5 y 107. TIPO DE SUELO Grava media a gruesa Arena gruesa a fina Arena fina , arena limosa Limo, Limo arcillosos, arcilla limosa Arcillas

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD k (cm/s) Mayor que 10-1 10-1 a 10-3 10-3 a 10-5 10-4 a 10-6 10-7 o menor

Valores del coeficiente de permeabilidad para varios tipos de suelo (según Braja M. Das)

GRADO DE PERMEABILIDAD Elevada Media Baja Muy baja Prácticamente impermeable

VALOR DE k (cm/s) Superior a10-1 10-1a 10-3 10-3a 10-5 10-5a 10-7 Menor de 10-7

Clasificación de suelos según sus coeficientes de permeabilidad según Terzaghi y Peck , 1967- ( tomado de Lambe y Whitman)

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Anexo: Geología

5.3.2 Para el macizo rocoso. En los afloramientos del macizo rocoso que existen en el estribo derecho, tanto en el delantal como en el espaldón, se han evaluado los parámetros de fracturamiento, en base al cual se ha realizado el cálculo de la permeabilidad del macizo rocoso, cuyas estaciones micro tectónicas han sido ubicados a media altura entre el máximo de altura de agua de la presa y la zona media. Se ha obtenido un coeficiente de permeabilidad de 7.75E-04cm/s, para el delantal y 6.59E-0.4cm/s para el espaldón que se considera de baja permeabilidad. DELANTAL DEL ESTRIBO DERECHO PRESA COCHAPATA(Manco I) Condición del macizo

sistemas a,b y c

Espaciam.

Abertura( m)

C1

0.00

Abertura( m)

C2

0.00

g=

981

m/s2

Abertura( m)

C3

0.00

v=

1.00E-02

m2/s

0.0

12 v*b

1.29E-02

cm/s

9.97804E-06

cm/s

Prom esp.

K Matriz 1.00E-05

Separacion( m) Separacion( m)

S1 S2

0.2 0.1

g*e3

Separacion( m)

S3

0.1

k=

Prom Sep

u

ρa*seg

1.00E+03

7.75E-04

1.00E-02

cm/s

0.107

ESPALDÓN DEL ESTRIBO DERECHO PRESA COCHAPATA Condición del macizo

sistemas ayb

Espaciam.

Abertura( m)

C1

0.00

Abertura( m)

C2

0.00

981

m/s2

Abertura( m)

C3

0.00

1.00E-02

m2/s

Prom esp.

0.0

Separacion( m)

S1

0.0

Separacion( m)

S2

0.1

Separacion( m)

S3

0.3

Prom Sep

5.4

K Matriz 1.00E-05

u

ρa*seg

1.00E+03

12 v*b

1.00E-02

2.33E-02

g*e3 k=

1.53281E-05 6.59E-04

cm/s

0.194

Análisis y discusión.

Los coeficientes de permeabilidad en la zona del dique varían de un punto a otro debido a que se encuentran con diferentes materiales que están en contacto directo con el agua y por tanto tienen diferentes coeficientes de permeabilidad. Al construir el dique de la presa se ha impermeabilizado con el material arcilloso, que tienen un coeficiente de 3.92E-06 cm/s, mientras que en el basamento rocoso el coeficiente de permeabilidad es de 6.59E-04, lo que significa que la permeabilidad en la zona más baja donde se halla el macizo rocoso es menor y por estas condiciones existe filtraciones que será necesario impermeabilizar durante la etapa constructiva.

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5.5

Anexo: Geología

MODELO GEOTÉCNICO DE LA ZONA DE EMBALSE DE LA PRESA.

El modelo geotécnico representa la distribución espacial de los materiales dispuestos en el área de la presa, sus paleo relieves (relieves antiguos) en base a su composición litológica, ordenamiento de los elementos constituyentes de su litología. La respuesta del terreno durante y después de la construcción de las obras de ingeniería dependerá de las características geotécnicas e hidrogeológicas de los materiales; por lo que se ha tratado de caracterizar de manera que sirvan de elementos de juicio para el diseño de la presa. El contenido de rocas sedimentarias dispuestas en estratos intercalados de areniscas fracturadas y lutitas en el estribo derecho y depósitos coluvio aluviales en el vaso y estribo izquierdo. El coeficiente de permeabilidad es heterogéneo siendo menor en el dique de tierra y mayores ligeramente en el basamento rocoso, este hecho hace que exista filtraciones no controladas, es decir sin drenajes, lo que genera un desbalance hídrico en la presa, que será necesario controlar con la impermeabilización con arcilla compactada en las zonas de los estratos de arenisca.

5.5.1 Secciones geológicas -geotécnicas Se ha elaborado una sección geológica y otra geotécnica, paralela al eje del dique.

5.5.1.1 Sección A-BSección geotécnica que nos permite observar la disposición del eje del dique de la presa, en el que se desarrolla un nivel de suelos limo arenososos con clastos de areniscas de formas angulosas. En el estribo derecho hasta la zona del aliviadero actual es un macizo rocoso de clase III y de clase IV en las areniscas y clase V en las lutitas, se trata de una intercalación de estratos de 1.20 a 2.50m de areniscas con estratos de 0.40 a 0.80 m de lutitas con una inclinación hacia el nor este. El macizo rocoso se encuentra aflorando en el estribo derecho, y se estima a partir de la zona media se encuentre emplazado entre 1.50m a 2.50m por debajo de los suelos coluvio aluviales que han sido acumulados en la margen izquierda, sin embargo en ciertas zonas puede estar conformado por afloramientos de macizo rocoso fracturado y alterado similar a los que afloran en la trocha carrozable existente en la zona alta del estribo. En la zona del eje el desplante en la zona de la margen izquierda deberá retirarse el material orgánico y los suelos de cobertura que se estima en 2.50m. En la zona del macizo rocoso el nivel de desplante puede ser menor a los 2.00m, sin embargo detrás del nivel de desplante en el área del vaso en un ancho de 10m como mínimo se deberá conformar una capa de arcillas para impermeabilizar la zona, dado que el coeficiente de permeabilidad es inferior a la zona del dique.

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Anexo: Geología

5.5.2 Discusión sobre el tipo de presa y encimamiento. Actualmente existe una presa de tierra homogénea, se trata de suelos arcillosos, conformados a partir de canteras del área, que no tienen problemas de filtración. Por lo que en el equipo de proyectistas se ha discutido su remoción total del terraplén o el encimamiento, considerando costos y otros elementos técnicos constructivos y el resultado ha sido el encimamiento previo desbroce de la capa de 2.0m, de manera que se pueda compactar normalmente el terraplén.

5.6

CANTERAS.

La evaluación de materiales existentes en la zona del vaso de la presa ha permitido establecer las características geotécnicas de los materiales

5.6.1 Material de préstamo. Se ha considerado obtener material para el dique de la presa a partir del material de la colina sur y oeste de la presa actual (ver plano de ubicación de canteras), que tiene características granulométricas adecuadas para ser compactadas y reconformadas como dique. Se ha obtenido muestras en la zona propuesta como canteras los que han sido remitidos al laboratorio de LABYGEM para los ensayos estándar y especiales correspondientes con los siguientes resultados que se resume en el cuadro siguiente. GRANULOMETRÍA UBICACIÓN

GRAVA ( %)

ARENAS (%)

LIMITES DE CONSISTENCIA

CLASIF.

FINOS (%)

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLÁSTICO

ÍNDICE DE PLAST.

SUCS

CONT. HUMEDAD

26.30

27.50

21.28

6.22

SM-SC

10.09

27.10

30.26

22.08

8.18

SC

11.31

P 1 Sur de la presa(cantera antigua) 36.10

37.60

P 2 Oeste de la Presa (parta alta) 33.80

39.10

Los suelos son gravas arcillas limosas arcillosas y arenas arcillosas y gravas arcillosas, que son de buenas características geotécnicas para la conformación del terraplén.

Foto N° 6.1: Vista de las características texturales de la cantera del Oeste de la presa(parte alta) y foto N° 6.2: vista de la cantera oeste)detrás de la presa(antigua cantera)

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Anexo: Geología

5.6.2 Densidad máxima y corte directo Se ha realizado los ensayos de densidad máxima para los materiales de las canteras, y la densidad alcanzada es superior a 2 gr/cm3 y el ángulo de fricción de 27.$ con una cohesión de 0.37. Tal como se incluye en el cuadro resumen. Densidad gr/cm3

Calicata

P-2

máxima

Angulo de fricción (º)

2.082

Cohesión kg/cm2

27.4

0.37

5.6.3 Permeabilidad del material de préstamo. El coeficiente de permeabilidad obtenido como resultado de los ensayos de permeabilidad a carga variable esta en el orden de 4.36E-06cm/s , que es apta como el material de conformación del dique. Densidad (g/cm3)

UBICACIÓN P-2

máxima

2.082

Humedad

Kt

k20

( %)

( Cm/s)

( Cm/s)

9.36

4.22E-06

4.36E-06

5.6.4 Altura critica Con los resultados de ensayos de corte directo se ha obtenido la altura critica del material de préstamo, con un Fs= 3 una altura de 12 m para un talud de 2:1 , y con un talud de 2.5:1 una altura de 20m, y se incrementan para un factor de seguridad de 2, tal como se observa en los resultados del cuadro resumen. Sin embargo se recomienda utilizar el valor del factor de seguridad de F=3. Hcr

1.5:1

Hcr 2.0:1

1,208.937

cm

3,626.811

cm

Hcr

1.5:1

12

m

Hcr 2.0:1

36

m

Hcr

2.5:1

60

m

Hcr

2.53:1

6,044.685

cm

Hcr

1.5:1

Para FS=2

6.04

Para FS=3

4

m

Para FS=2

18.13

Para FS=3

12

m

Para FS=2

30.22

Para FS=3

20

m

Hcr 2.0:1 Hcr

2.5:1

5.6.5 Cantera de piedras. La cantera de piedras para obras de arte de la presa, así como para la conformación del rip rap del dique se han considerado las rocas que se encuentran en los alrededores de la presa que se hallan en bancos de 2 a 3 m de espesor, principalmente en la zona del corte de la trocha carrozable cuyas características de resistencia a la abrasión son aptas.

5.6.6 Agregados y material para drenes y filtros Se tiene información secundaria de muestras del río Vilcanota, cercano al proyecto, que tiene valores de granulometría y durabilidad dentro de los límites permisibles y en volúmenes suficientes para la utilización de estos materiales para los drenes y filtros que requiera la presa. Consorcio Andahuaylillas

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Las normas sobre filtros se basan principalmente en la granulometría tanto del suelo como del filtro, los filtros deberán ser arenas o gravas arenosas con más del 40% de arenas que pasen el tamiz Nº 4. Bajo estos criterios los agregados del río Vilcanota cumple con estas condiciones.

5.6.7 Discusión. Los materiales propuestos para la conformación del dique de la presa tienen aptitud granulométrica de permeabilidad y estabilidad, así como de volumen. El material para piedras para el rip rap se tiene en volumen suficiente considerando que en el espaldón del terraplén actual está protegido con piedra que sera utilizado y es un volumen importante. El material para las canteras tanto el volumen y la distancia mas larga la cantera del Oeste no sobrepasan los 600 m desde el eje de presa.

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6

Anexo: Geología

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA DE LA ZONA DE EMPLAZAMIENTO DE LA PRESA COCHAPATA (MANCO BAJO).

6.1

CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y GEOTÉCNICA

Para la caracterización morfológica, geológica y geotécnica del dique y del vaso de la presa se ha considerado los aspectos relacionados a las características geomorfológicas y geotécnicas de los suelos que constituyen el área de emplazamiento de la presa.

6.1.1 Caracterización geológica El área del emplazamiento de la presa, está conformada por rocas del grupo San Jerónimo, depósitos de deslazamiento y depositos coluvio-aluviales del cuaternario reciente, con una cobertura de suelos orgánicos distribuidos en distintos sectores de la presa planteada.

6.1.1.1 Vaso de la presa. Los flancos de la presa conformados depósitos coluvio aluviales en la margen izquierda y por rocas del grupo San Jerónimo en la margen derecha. El fondo del vaso está cubierto por depósitos cuaternarios recientes conformados por suelos palustres, es decir resultado de la acumulación de suelos pantanosos que han ido acumulándose en el tiempo. Por la disposición estratigráfica del grupo San Jerónimo, se puede aseverar que debajo de los suelos coluvio aluviales en muchos sectores del vaso se encuentra afloramientos del macizo rocoso y en otros sectores recubiertos con depósitos antiguos deslizamientos.

6.1.1.2 Eje del dique. El eje de la presa propuesto tiene una longitud de 60 m, cuyos estribos laterales están conformados por depósitos de deslizamientos de rocas del grupo san Jerónimo, que parecen constituir el macizo rocoso, si bien se puede observar algunos horizontes de areniscas, estos se hallan re movilizados por el deslizamiento, dado su inclinación y dirección de estratos distintos a los conformados en el macizo rocoso que se encuentra al norte y este de la zona del eje.

Foto N° 6.1: Vista de los depósitos de deslizamientos antiguos en el estribo izquierdo y parte del derecho.

La zona central, está constituida por un terraplén conformado y que sirve como dique de la presa en actual funcionamiento.

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Anexo: Geología

Fig. N° 6.1: Vista de la disposición geológica en la zona del dique

6.1.1.3 Discusión. Las condiciones geológicas en la zona del vaso y del dique son heterogéneas, en el vaso se emplaza sobre depósitos palustres y coluvio aluviales y en la zona del eje se emplazan en depósitos de deslizamientos antiguos.

6.2

CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA.

En este ítem describiremos los parámetros litotécnicos de los suelos en los diferentes sectores.

6.2.1 Características físicas y mecánicas de los suelos de fundación Para determinar las características físicas y mecánicas de los suelos se ha realizado la valoración del macizo rocoso y se ha excavado una calicata en el eje en la margen izquierda, dado que no existe predisposición de los usuarios para obtener los permisos de los propietarios para esta excavación solo se ha realizado una calicata.

6.2.1.1 Características físicas y mecánicas del área del eje Clasificación de suelos. El área del eje de la presa existente, se encuentra construida por gravas limosas (GM) y hacia la base se ha encontrado un nivel de gravas pobremente graduadas arcillosas con un 51.60 % de gravas. Su carácter es semi suelto, no se ha observado el contacto con el macizo rocoso. EJE DE DIQUE - PRESA MANCO BAJO GRANULOMETRÍA UBICACION

GRAVA ( %)

ARENAS (%)

FINOS (%)

51.60

32.70

15.70

LIMITES DE CONSISTENCIA ÍNDICE LIMITE LIMITE DE LIQUIDO PLÁSTICO PLAST.

CLASIF. SUCS

CONT. HUMEDAD

GM

9.71

C-1 21.44

19.18

2.26

EL Perfil estratigráfico se encuentra en el anexo 1, en el cual se detallan las características de la calicata. Consorcio Andahuaylillas

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6.2.2 Valoración del macizo rocoso. Se ha realizado la valoración del macizo rocoso en la zona donde que sería el delantal del estribo izquierdo en la base de la quebrada. El macizo rocoso está constituido por areniscas y lutitas dispuesta en estratos de 0.30m a 1.50m de espesor para los que se ha determinado una estación micro tectónica. Se ha establecido dos sistemas principales y un paralelo al principal como secundario. Estos tienen dirección de ENE-OSO sub vertical , y el otro sistema con mayor incidencia sistema paralelo a la estratificación de dirección NW-SE con inclinación de bajo ángulo.

Fig. N° 6.2: Diagrama de frecuencias de sistemas de fracturas y buzamiento de bajo ángulo

Los parámetros de separación, persistencia y con una resistencia a la compresión estimada en 60 MPa se tiene un macizo clase IV para las areniscas en la estación medida y se ha observado que en algunas zonas esta mejoran que puede estimarse como clase III. Estos macizos se hallan alejados del dique a aproximadamente a 60m del eje propuesto, por lo que no tiene influencia directa, que sin embargo sirve para correlacionar con el macizo de la zona bajo los depósitos cuaternarios.

Fig. N° 6.2: Vista de la disposición estratigráfica de areniscas en lo que sería el delantal.

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6.2.2.1 Vaso de la presa. El área de inundación está conformada depósitos palustres y aluviales como cobertura del macizo rocoso. Los depósitos de cobertura son arcillas y arenas arcillosas dispuestas en los alrededores del vaso con características sueltas, cuyo espesor es variable, pudiendo alcanzar un aproximado de 0.80 2.5m .

Foto N° 6.3: Vista de las características del vaso.

6.2.3 Capacidad Portante admisible 6.2.3.1 Para los suelos Las muestras obtenidas en la calicata del eje de la presa, no han permitido el remoldeo de estos suelos debido a su carácter suelto, por lo que se asume una cohesión de cero y con un ángulo de fricción para las arenas de 27°. Para el cálculo de la capacidad portante admisible se ha utilizado estos valores, los resultados se muestran en el cuadro siguiente: CAPACIDAD PORTANTE PRESA COCHAPATA

Calicata C- 1(1.50m)

Densidad natural gr/cm3

1.9

Angulo de fricción (º)

Cohesión kg/cm2

capacidad portante admisible Kg/cm2

0.0

1.08

29

6.2.3.2 Para el macizo rocoso Para el caso del macizo rocoso se ha obtenido la capacidad portante, en base a información de campo y resultados de resistencia al martillo cuya areniscas que afloran en el área, requieren 2 a 3 golpes para fracturarla y según normas del ISRM, corresponde a rocas entre 50 y 100Mpa, por tanto, considerando estos parámetros de norma y los resultados de ensayos de estas rocas para otros proyectos en la región, se atribuye un valor de 55 MPa, de manera conservadora. Por tanto, se obtiene un valor de 2.2 Mpa de capacidad portante lo que significa 22.22 kg/cm2. Evidentemente este valor solo es válido en cuanto el basamento este sobre roca, el que no es el caso.

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Anexo: Geología

6.2.4 Constantes elásticas de las rocas. Siendo la conformación de macizo rocoso en la zona del emplazamiento del dique de la represa y el área de inundación, se ha considerado necesario indicar los parámetros de elasticidad del macizo, dado que éstos sufrirán deformaciones por las cargas. Se tienen valores medios para cada tipo de rocas, y estos han sido obtenido a partir de Rahn( 1986) , Johson y De GRaff ( 1988) Goodman ( 1989). Roca intacta

Modulo de elasticidad estático E Kg/cm2((x10E5)

Modulo de elasticidad dinámico Ed Kg/cm2 (x1.0E5)

Coeficiente de Poisson (υ)

0.3-6.1

0.5-5.6

0.1-0.4

Arenisca

6.3

CARACTERIZACIÓN DE PERMEABILIDAD DEL ÁREA.

Para la caracterización de la permeabilidad, se ha considerado el tipo de suelos y su relación con los parámetros establecidos en manuales teoricos. Según Braja M. Das, y de acuerdo a W.Lambe y R. Whitman las muestras ensayadas, en la zona del dique conformado con suelos con arenas limosas que tienen una textura semi compacta tienen un grado de permeabilidad baja, es decir entre 10-3 y 10-5. Por tano deberá considerarse este coeficiente. TIPO DE SUELO Grava media a gruesa Arena gruesa a fina Arena fina , arena limosa Limo, Limo arcillosos, arcilla limosa Arcillas

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD k (cm/s) Mayor que 10-1 10-1 a 10-3 10-3 a 10-5 10-4 a 10-6 10-7 o menor

Valores del coeficiente de permeabilidad para varios tipos de suelo (según Braja M. Das)

GRADO DE PERMEABILIDAD Elevada Media Baja Muy baja Prácticamente impermeable

VALOR DE k (cm/s) Superior a10-1 10-1a 10-3 10-3a 10-5 10-5a 10-7 Menor de 10-7

Clasificación de suelos según sus coeficientes de permeabilidad según Terzaghi y Peck , 1967- ( tomado de Lambe y Whitman)

6.3.1 Análisis y discusión. El coeficiente4 de permeabilidad que se ha asumido en función al tipo de suelo y se considera como de 10-3 a 10-5 cm/s , este coeficiente en el caso de esta presa se recomienda utilizar el promedio es decir 10-5 cm/s., dado que existen zonas de guijas de carácter suelto, que será necesario desbrozar.

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6.4

Anexo: Geología

MODELO GEOTÉCNICO DE LA ZONA DE EMBALSE DE LA PRESA.

El modelo geotécnico representa la distribución espacial de los materiales dispuestos en el área de la presa, sus paleo relieves (relieves antiguos) en base a su composición litológica, ordenamiento de los elementos constituyentes de su litología. La respuesta del terreno durante y después de la construcción de las obras de ingeniería dependerá de las características geotécnicas e hidrogeológicas de los materiales; por lo que se ha tratado de caracterizar de manera que sirvan de elementos de juicio para el diseño de la presa. El coeficiente de permeabilidad es baja, este puede ser mayor en zona del deslizamiento contienen bolones y bloques angulosos desordenada que incrementaría la permeabilidad, por lo que excavación del desplante se llegue a una zona homogénea boconerías.

algunos puntos donde la entre guijas de manera será necesario que la sin este contenido de

6.4.1 Secciones geológicas -geotécnicas Se ha elaborado una sección geológica y otra geotécnica, paralela al eje del dique.

6.4.1.1 Sección A-BSección geotécnica que nos permite observar la disposición del eje del dique de la presa, en el que se desarrolla un nivel de suelos de arenas limosas con clastos de areniscas de formas angulosas. Los estribos están conformados por depósitos de deslizamientos antiguos, que son una mezcla de suelos arenosos limosos con guijas y guijarros angulosos de rocas sedimentarias (areniscas). El macizo rocoso se encuentra aflorando alejado del estribo derecho, aproximadamente a 20 m y en profundidad proyectando la inclinación de los estratos y los afloramiento existentes en los flacos laterales del valle el macizo rocoso se encontraría a 3.5m de profundidad en el vaso. La Profundidad de cimentación de la presa se recomienda excavar 2.00m de profundidad y eventualmente 2.50 en caso que los materiales palaustres continúen en profundidad.

6.5

DISCUSIÓN SOBRE EL TIPO DE PRESA Y ENCIMAMIENTO.

Considerando que este vaso no tiene condiciones topográficas de pendiente y área el equipo de profesionales ha analizado la propuesta de una presa en la zona denominada como Manco Bajo, que serviría principalmente como un dique de mitigación ante una probable ruptura del dique de la presa de Cochapatapa (Manco alto), siendo así, es que no se ha considerado realizar estudios detallados de permeabilidad, y otros geotécnicos. Bajo estas consideraciones se ha planteado un dique de tierra con un delantal de gaviones.

6.6

CANTERAS.

Para el terraplén de tierra a 200 m aproximadamente existe un deposito de materiales aluviales de buenas características que ha sido muestreado y ensayado. Consorcio Andahuaylillas

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6.6.1 Material de préstamo. Se ha considerado obtener material para el dique de la presa a partir del material del talud de la margen izquierda al sur del eje a un costado de la trocha carrozable (ver foto N° 6.4), que tiene características granulométricas adecuadas para ser compactadas y reconformadas como dique.

Foto N° 6.4: Vista de la cantera de material de préstamo al sur del vaso.

Se ha obtenido muestras en la zona propuesta como canteras los que han sido remitidos al laboratorio de LABYGEM para los ensayos estándar y especiales correspondientes con los siguientes resultados que se resume en el cuadro siguiente. GRANULOMETRÍA UBICACIÓN

GRAVA ( %)

ARENAS (%)

LIMITES DE CONSISTENCIA

CLASIF.

FINOS (%)

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLÁSTICO

ÍNDICE DE PLAST.

SUCS

CONT. HUMEDAD

15.70

21.44

19.18

2.26

GM

9.71

P 3 Sur de la presa(cantera existente) 51.60

32.70

Los suelos son gravas limosas, que tienen buenas características geotécnicas para la conformación del terraplén.

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Foto N° 6.5: Vista de las características texturales de la cantera .

6.6.2 Densidad máxima y corte directo Se ha realizado los ensayos de densidad máxima para los materiales de las canteras, y la densidad alcanzada es superior a 2 gr/cm3 y el ángulo de fricción de 27.$ con una cohesión de 0.37. Tal como se incluye en el cuadro resumen. Calicata

Densidad gr/cm3

P-3

máxima

2.082

Angulo de fricción (º)

27.4

Cohesión kg/cm2

0.37

6.6.3 Permeabilidad del material de préstamo. El coeficiente de permeabilidad obtenido como resultado de los ensayos de permeabilidad a carga variable esta en el orden de 4.36E-06cm/s , que es apta como el material de conformación del dique. Esta ha resultado de una mezcla con material fino que existe en la zona, por lo es recomendable realizar las mezclas para obtener este coeficiente de permeabilidad. UBICACIÓN C-8

Densidad máxima Humedad Kt (g/cm3) ( %) ( Cm/s) 2.082 9.36 4.22E-06

k20 ( Cm/s) 4.36E-06

6.6.4 Cantera de piedras. La cantera de piedras para obras de arte de la presa, así como para la conformación del rip rap del dique se han considerado las rocas que se encuentran en los alrededores de la presa que se hallan en bancos de buen de espesor, esta piedra se puede obtener de los flancos laterales del valle, los mismos que será necesario consensuar con los propietarios o decidir en las asambleas comunales para us explotacion.

6.6.5 Agregados y material para drenes y filtros Se tiene información secundaria de muestras del río Vilcanota, cercano al proyecto, que tiene valores de granulometría y durabilidad dentro de los límites permisibles y en Consorcio Andahuaylillas

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volúmenes suficientes para la utilización de estos materiales para los drenes y filtros que requiera la presa. Las normas sobre filtros se basan principalmente en la granulometría tanto del suelo como del filtro, los filtros deberán ser arenas o gravas arenosas con más del 40% de arenas que pasen el tamiz Nº 4. Bajo estos criterios los agregados del río Vilcanota cumple con estas condiciones. 6.3.5. Discusión. Los materiales propuestos para la conformación del dique de la presa tienen aptitud granulométrica de permeabilidad y estabilidad, así como de volumen. El material para piedras para los gaviones y para el rip rap se tiene en volumen suficiente en el área de la presa.

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7

Anexo: Geología

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Geológicamente el aérea del Proyecto se encuentra emplazado en rocas del Grupo San Jerónimo, pertenecientes al cretáceo, están constituidos por una serie monótona de areniscas y lutitas en bancos de espesores variables, cuya dirección preferencial es 110°NE y buzamientos son de bajo ángulo hacia el nor este. Desde el punto de vista morfológico, se halla en un valle que atraviesa de sur a norte con una pendiente pronunciada, cuyos flancos laterales lo constituyen los cerros y que tienen ladras con pendientes escarpadas en los macizos y de baja a media pendiente en las zonas conformados por depósitos coluvio aluviales, producto de la erosión de las areniscas y lutitas. En ciertos tramos existen condiciones para el embalse de agua, es así que existe en la actualidad una presa en la zona de Cochapata, denominado también como Manco alto. Los trabajos geotécnicos han sido enfatizados en las dos presas que se plantea en el proyecto, denominadas como Manco alto y Manco bajo. La presa de Manco alto tienen buenas condiciones morfológicas y geológicas para su encimamiento, cuyo estribo derecho se halla emplazado en una intercalación e rocas de clase III y IV , en la margen izquierda se halla depósitos coluvio aluviales y en sectores se encuentra el macizo rocoso bastante aliterado. En esta presa se recomienda a por lo menos 10 detrás de la línea del final del talud del dique impermeabilizar con una capa de arcilla por lo menos de 20 cm de espesor en zonas donde el macizo rocoso se encuentra en contacto directo, ya que la permeabilidad del macizo tiene un coeficiente de 10-5 cm/s, inferior a los suelos del terraplén que tienen coeficientes de 10-6 cm/s. Las canteras para el material de préstamo han sido identificadas dos canteras, una en la zona oeste siguiendo la trocha carrozable a menos de 300 m del eje de la presa y otra cantera ubicada al sur de la presa que ha servido también para la conformación de actual dique, corroboradas con los ensayos de suelos realizados a partir de muestras del dique existente. Estas canteras han dado resultados de laboratorio con un coeficiente de fricción de 27.4| y cohesión de 0.37gr/cm3 y permeabilidad de 4.36E-06 cm/s, que son optimas como para la conformación del dique. Las canteras de piedras se encuentran en la zona oeste en la trocha carrozable hacia el sur que se halla encima de la presa en cantidades suficientes y de buenas características físicas y mecánicas. La presa Manco bajo tiene buenas condiciones morfológicas con una garganta angosta. Geológicamente los estribos se encuentran sobre deslizamientos antiguos (actualmente estables), y siendo una presa que es básicamente para regular o mitigar impactos ante un probable desembalse súbito de la presa manco alto, esta se considera como apta para su construcción con un terraplén de tierra y delantal de gaviones, tal como lo discutido en el ítem correspondiente. El nivel de cimentación de la presa se recomienda profundizar a 2.00m como mínimo para evitar problemas de filtraciones, ya que los depósitos de deslizamientos suelen tener bloques entre guijas y guijarros angulosos con espacios que pueden dejar pasar mayor cantidad de agua que las arenas limosas que se encuentran en la parte de cobertura, por tanto es recomendable desbrozar este tipo de material de bolonería angulosa en caso que Consorcio Andahuaylillas

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Anexo: Geología

estos se encuentren a los 2.00m debiendo excavarse hasta un nivel donde se halle el macizo rocoso o suelos compactos. Las canteras de material de préstamo para el terraplén y cantera de piedras para los gaviones y el rip rap se encuentran cantidades suficientes y buenas características en los alrededores de la presa, tano en el vaso como en las zonas exteriores aguas abajo de la presa propuesta. Las discusiones incluidas en el ítem de cada título pueden considerarse como conclusiones parciales. En el área no se ha evidencia procesos geodinámicos activos que puedan poner en peligro la estabilidad de las presas, por lo que se puede decir que son estables, sin embargo será prudente al realizar corte de talud en canteras dejar un ángulo de más de 35° para evitar deslizamientos superficiales que impactan en el medio ambiente.

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