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CONSULTORÍA ESPECIALIZADA PARA LA ESTRUCTURACIÓN INTEGRAL DE LOS CORREDORES VIALES: A. Bogotá – Bucaramanga 2. Bucaramanga – Pamplona 3. Duitama – Pamplona – Cúcuta 4. Norte de Santander 5. Transversal Cusiana – Carare – Boyacá 6. Manizales – Honda – Villeta

4. NORTE DE SANTANDER: TÚNEL ALTO DEL POZO INFORME GEOLÓGICO Y GEOTÉCNICO CONTROL DE CAMBIOS FECHA

CÓDIGO

VERSIÓN

Abril 2014

4-2-5-E1-RE-005

1

RESPONSABLES ESTRUCTURADOR ELABORACIÓN

REVISIÓN

VALIDACIÓN

Especialista Ing. Jorge Ardila Coordinador Ing. Sandra Gavilan Director Ing. Jose del Carmen Suarez

RESPONSABLES INTERVENTORÍA REVISIÓN

VALIDACIÓN

Asesor

Director de interventoría Ing. Isela Mesa de la Ossa

CAMBIOS

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

REGISTRO DE REVISIONES Revisión N°

Fecha

Descripción

0

Febrero 2015

Emisión inicial

1

Abril 2015

Atención de observaciones

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

TABLA DE CONTENIDO Pág. 1.

CORREDOR 4(1): OCAÑA-CÚCUTA ....................................................................................... 8 1.1 DESCRIPCIÓN ................................................................................................................ 8 1.2 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO ...................................................................................... 8 1.3 OBJETO ......................................................................................................................... 8 1.4 SECTORIZACIÓN del corredor ........................................................................................ 9 1.4.1 CÚCUTA ................................................................................................................... 11 1.4.2 EL ZULIA .................................................................................................................. 11 1.4.3 SARDINATA ............................................................................................................. 11 1.4.4 BUCARASICA ........................................................................................................... 11 1.4.5 VILLA CARO ............................................................................................................. 12 1.4.6 ABREGO .................................................................................................................. 12 1.4.7 OCAÑA .................................................................................................................... 13 1.5 ANTECEDENTES ........................................................................................................... 14 1.6 CONDICIONES ACTUALES:............................................................................................ 14

2.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ........................................................................................... 15

3.

MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 16 3.1 SECUENCIA METODOLÓGICA ....................................................................................... 16 3.1.1 Recopilación y Análisis Bibliográfico ..................................................................... 16 3.1.2 Reconocimiento de Campo .................................................................................... 16 3.1.3 Procesamiento de Información y Zonificación Geotécnica................................... 16 3.2 GEOTECNIA ................................................................................................................. 19 3.3 CLASIFICACIÓN GENERAL DEL SUBSUELO SEGÚN NORMA NSR – 2010 .......................... 20

4.

GEOLOGÍA ................................................................................................................................. 22 4.1 GENERALIDADES ......................................................................................................... 22 4.2 GEOLOGÍA HISTÓRICA ................................................................................................. 22 4.3 GEOLOGÍA REGIONAL .................................................................................................. 23 4.3.1 Precámbrico y Paleozoico ....................................................................................... 24 4.3.2 Jurásico .................................................................................................................... 25 4.3.3 Cuaternario ............................................................................................................. 27 4.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ............................................................................................ 27 4.4.1 Falla de Bucaramanga ............................................................................................. 28 4.4.2 Falla Hacarí o Haca .................................................................................................. 28 4.4.3 Falla Los Llanos ........................................................................................................ 29 4.4.4 Sistemas de Fallas Las Mercedes - Morronegro ..................................................... 29

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

4.5 4.6 4.7 5.

4.4.5 Falla Las Minas ........................................................................................................ 29 4.4.6 Falla San Calixto ...................................................................................................... 29 4.4.7 Falla del Tarra .......................................................................................................... 30 4.4.8 Falla de Paramillo .................................................................................................... 30 SISMICIDAD ................................................................................................................ 30 4.5.1 Sistemas Estructurales ............................................................................................ 33 HIDROGEOLOGÍA REGIONAL........................................................................................ 35 Condiciones GEOMECÁNICAS ...................................................................................... 37

SECTORIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL TÚNEL ALTO DEL POZO................................ 39 5.1 GEOLOGÍA LOCAL ........................................................................................................ 39 5.1.1 Análisis de Exploraciones ........................................................................................ 39 5.1.2 Estratigrafía Túnel Alto del Pozo ............................................................................. 40 5.1.3 Condiciones Estructurales Túnel Alto del Pozo ....................................................... 46 5.2 Hidrogeología Túnel Alto del Pozo ............................................................................... 47 5.3 SECTORIZACIÓN Y CONDICIONES GEOLÓGICAS ANTICIPADAS ....................................... 50 5.3.1 Sectorización del Túnel ........................................................................................... 50

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 0-1. Localización General del Proyecto ............................................................................................. 9 Figura 0-2. Sectorización Corredor 4(1) ...................................................................................................... 10 Figura 3-1. Localización Perfil típico de meteorización propuesto por Deere y Patton, 1971. .................. 17 Figura 4-1. Estructuras Regionales. Recuadros en amarillo localización Túnel Alto del Pozo ................. 28 Figura 4-2. Mapa de Zona de Amenaza Sísmica. Recuadro negro localización área de estudio. ............ 30 Figura 4-3. Mapa de Valores de Aa. Recuadro rojo localización área de estudio. .................................. 31 Figura 4-4.

Localización de epicentros registrados por la Red Sismológica Nacional de

Colombia. ................................................................................................................................... 32 Figura 4-5. Principales Sistemas de Fallamiento de Colombia, además se ve la localización del área en estudio de color azul cian, en el Departamento de Norte de Santander. Circulo amarillo radio de 100 Km, círculo azul radio de 50 Km. ............................................... 34 Figura 4-6. Provincias Hidrogeológicas Montanas e Intramontanas de Colombia .................................. 36 Figura 4-7. Localización de la Zona de estudio (Circulo amarillo) dentro del Acuífugo del Macizo de Santander ................................................................................................................. 36 Figura 4-8. Mapa de diferenciación de rocas sedimentarias y depósitos recientes con fines hidrogeológicos. En círculo amarillo zona de estudio. ............................................................. 37 Figura 5-1. Superposición Tomografías Sísmicas Ondas P.......................................................................... 39 Figura 5-2. Vista aérea del área aledaña al Túnel Alto del Pozo (K5+100 – K9+695) observándose morfología escarpada a muy escarpada en alineamiento y portales del túnel............................................................................................................................................ 41 Figura 5-3. Mapa y perfil geológico para el túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+695, se distingue la Formación Silgará en la totalidad del sustrato rocoso del túnel. ............................................... 45 Figura 5-4. Mapa y perfil hidrogeológico para el túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+690. .......................... 49 Figura 5-5. Patrones de drenaje y estructurales Túnel Alto del Pozo. ....................................................... 50 Figura 5-6. Perfil Estratigráfico y de Meteorización Inferido Portal de Entrada Túnel Alto del Pozo ............................................................................................................................................ 53 Figura 5-7. Perfil Estratigráfico y de Meteorización cuerpo del túnel ...................................................... 53 Figura 5-8. Perfil Estratigráfico y de Meteorización Portal Salida Túnel .................................................. 54

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS Fotografía 1. Morfología colinada de Granodiorita, y terracetas por sobrepastoreo, al fondo Cerro Alto del Pozo o del Brujo en cercanías al portal de salida del túnel Alto del Pozo. ........................................................................................................................................... 26 Fotografía 2 y Fotografía 3. Suelos residuales arenolimosos gruesos de Granodioritas del Batolito de Ocaña, altamente erosionables PR72 Vía Abrego – Alto del Pozo. ......................... 26 Fotografía 4 y Fotografía 5. Formación Silgará, se observan rocas filitas de color gris verdoso a gris claro moderada a altamente fracturadas. Representan según apreciación visual el 80% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel. ............................................. 42 Fotografía 6. Formación Silgará, niveles de metareniscas altamente fracturadas de mayor dureza a las filitas. Representan según apreciación visual el 5% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel. ........................................................................................ 42 Fotografía 7. Formación Silgará, niveles de esquistos grafitosos altamente replegados de menor dureza a las filitas. Representan según apreciación visual el 5% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel. ............................................................................... 42 Fotografía 8. Contacto entre filitas de la Formación Silgara y depósitos coluvio_aluviales presentes en zona cercana al portal de entrada. ....................................................................... 43 Fotografía 9. Suelos residuales de granodioritas del Batolito de Ocaña.................................................. 44 Fotografía 10. Depósitos coluviales matriz soportados sobre laderas al oriente del portal de salida del túnel. .......................................................................................................................... 44 Fotografía 11. Sector del Portal de Entrada Túnel Alto del Pozo en el K5+100. Presencia de suelos residuales limoarcillosos y roca altamente meteorizada. ............................................ 52 Fotografía 12 y Fotografía 13. Sector del Portal de Salida Túnel Alto del Pozo en el K9+695 ................. 55 Fotografía 14. Coronas de desprendimiento de suelos residuales sobre la parte superior del portal de salida del túnel en el K9+600. .................................................................................... 55

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

Índice de Tablas Pág. Tabla 1.1 Sectorización Corredor 4(1) ........................................................................................................ 10 Tabla 0.2. Unidades Funcionales del proyecto ........................................................................................... 13 Tabla 2.1. Localización Proyecto Túnel Alto del Pozo ................................................................................. 15 Tabla 3.1. Descripción de Horizontes de Meteorización. ........................................................................... 18 Tabla 3.2. Correlación de horizontes de Meteorización y Velocidades de Ondas P de refracción sísmica. ..................................................................................................................... 19 Tabla 3.3. Clasificación de horizontes de Meteorización Metodología Deere y Patton. ......................... 20 Tabla 3.4. Localización Clasificación de los perfiles de suelo. ................................................................... 21 Tabla 4.1. Información Geomecánica básica de referencia. ....................................................................... 38 Tabla 5.1. Tipos de suelo de acuerdo al análisis de refracción sísmica ...................................................... 40 Tabla 5.2. Datos estructurales de foliación y diaclasas Túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+695 ................. 46

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

1. CORREDOR 4(1): OCAÑA-CÚCUTA 1.1

DESCRIPCIÓN

En el marco del contrato No. 185 de 2013, suscrito entre el FONDO ADAPTACIÓN y el Consorcio Estructuración Vial, se está desarrollando la Estructuración Integral de Proyectos de Concesiones Viales cuyo objeto es la recuperación, construcción y reconstrucción de las zonas afectadas por el fenómeno de La Niña 2010-2011: “Estructuración de los corredores viales 1. Bogotá – Bucaramanga, 2. Bucaramanga – Pamplona, 3. Duitama – Pamplona – Cúcuta, 4. Norte de Santander, 5. Transversales Cusiana – Carare – Boyacá y 6. Manizales – Honda – Villeta”. El corredor 4(1): Ocaña-Cúcuta, que comunica la Capital del departamento de Norte de Santander con Ocaña y el eje de la Ruta del Sol, que a su vez es la vía que comunica el Centro del País con la Costa Atlántica y en un futuro de cumplirse los planes que a largo plazo ha fijado el Gobierno Nacional para la comunicación Venezuela – Océano Pacifico; presentó cierres parciales debido a pérdidas de banca y derrumbes en diversos puntos. El corredor transcurre sobre terreno montañoso y escarpado, con presencia de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, cubiertas por depósitos de arena, sedimento, grava y barro arrojado por los ríos y arroyos circundantes que conforman depósitos aluviales y coluviales. 1.2

LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO

El Corredor 4(1) Ocaña – Cúcuta, Ubicado al nororiente del País; comunica los municipios de Ocaña, Abrego, Villa Caro, Bucarasica, Sardinata, El Zulia y Cúcuta en el departamento de Norte de Santander. A continuación se presenta un esquema general en donde se resalta la ubicación del Corredor objeto del estudio 1.3

OBJETO

El presente documento corresponde a la geología y geotecnia del sector Alto del Pozo específicamente el Túnel Alto del Pozo.

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

Figura 0-1.

1.4

Localización General del Proyecto

SECTORIZACIÓN DEL CORREDOR

Para el Análisis técnico de los tramos en que se compone el proyecto de la carretera Ocaña– El Zulia – Cúcuta, se subdividieron tramos en sectores homogéneos, teniendo en cuenta entre otros: la topografía de la región, las características geométricas, geotécnicas y de población por la que atraviesa la Vía existente. Dichos tramos y su respectiva sectorización quedó de la siguiente manera. Tabla 1.1.

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

Figura 0-2. Sectorización Corredor 4(1)

Fin Túnel

Sardinata

Ocaña

Cúcuta Inicio vía Túnel

El Zulia

Fuente: Elaboración propia

Tabla 0.1 Sectorización Corredor 4(1) CORREDOR No 4; CARRETERA OCAÑA - CUCUTA TRAMOS

SECTORES

TRAMO

Abscisado Inicial

Abscisado Final

LONG. (Km)

1

OCAÑA (PR0+000) CHAPINERO (PR13+000)

PR0+000 (7008)

PR13+000

13

2

CHAPINERO (PR13+0000) -ALTO DEL POZO (PR69+000)

PR13+000 (7008)

PR69+000 (7008)

56

3

ALTO DEL POZO (PR69+000) SARDINATA (PR128+000)

PR69+000 (7008)

PR128+000 (7008)

59

4

SARDINATA (PR2+000) -ASTILLEROS (PR31+000)

PR2+000 (7009)

PR31+000 (7009)

29

5

ASTILLEROS (PR31+000) -EL ZULIA (PR57+600 inicio concesión)

PR31+000 (7009)

PR57+600 (7009)

6

EL ZULIA (PR57+600) - CUCUTA (PR0+000)

PR57+600 (7009)

ABREGO EL ZULIA

variantes

N°

No

Inicia

Finaliza

Longitud Km

1 2 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3

PR0+000 PR5+000 PR13+000 PR24+000 PR28+000 PR56+650 k4+900 PR 79+600 PR110+000 PR2+000 PR9+000 PR13+000

PR5+000 PR13+000 PR24+000 PR28+000 PR56+650 k4+900 PR 79+600 PR110+000 PR128+000 PR9+000 PR13+000 PR31+000

5,00 8,00 11,00 4,00 28,65 4,90 4,60 30,40 18,00 7,00 4,00 18,00

26,6

1 2 3

PR31+000 PR36+000 PR55+300

PR36+000 PR55+300 PR57+600

5,00 19,30 2,30

PR64+200 (5507)

6,6

1

PR57+600

PR64+200

6,60

K0+000

K4+800

4,8 Km

1

k0+000

k4+800

4,80

K0+000

K2+200

2,2 Km

1

k0+000

k2+200

2,20

Fuente: Grupo Estructuración, 2014

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A continuación se presenta una breve descripción de los municipios por los cuales cruza el corredor vial: 1.4.1

CÚCUTA

Capital del departamento de Norte de Santander, se encuentra situada en el noreste del país en el Valle de Cúcuta, sobre la Cordillera Oriental. Cúcuta con una población aproximada de 585.543 habitantes, ocupa el sexto puesto entre las ciudades más pobladas del país, es el epicentro político, económico, administrativo, industrial, cultural y turístico del departamento. Está conectada por carreteras con todo el país a sus ciudades principales como Bogotá, Ocaña y La costa Atlántica. La ciudad se destaca por el comercio binacional y la industria manufacturera. Su localización en la zona limítrofe entre Colombia y Venezuela ha permitido que existan fuertes vínculos con este País hermano. Su zona franca es la más activa de todo el país y de toda Latino América, debido en gran parte a que Venezuela es el segundo socio comercial de Colombia. Es un productor de Cemento de primer orden y la industria de la arcilla y gres tiene la mejor reputación en el ámbito nacional. La minería de carbón ocupa un importante reglón en la economía Cucuteña. 1.4.2

EL ZULIA

Paraíso turístico y agroindustrial de Norte de Santander, es un municipio colombiano ubicado en la región oriental. Hace parte del área Metropolitana de Cúcuta. Limita al norte y al oriente con Cúcuta, al sur con San Cayetano y Santiago y al occidente con Sardinata y Gramalote que está a sólo 12 minutos de la capital Nortesantandereana. Tiene una población aproximada 20.247 habitantes. El 7,9% de los establecimientos se dedican a la industria; el 57,8% al comercio; el 33,8% a servicios y el 0,5% a otra actividad. 1.4.3

SARDINATA

El Municipio de Sardinata pertenece a la subregión norte del departamento, con los Municipios de Bucarasíca, El Tarra y Tibú. Representa el 28.62 % de la extensión total de la subregión. Sardinata se ubica sobre la Cordillera Oriental del país, a una distancia de 70 Km de la capital del departamento. Con una población aproximada 19.425 habitantes. La base de la economía de la población sardinatense es el sector primario: agricultura, ganadería y minería. El 29.1 % son obreros, el 19.4 % empleados, el 13.1 % se dedican a la agricultura, el 2.62 % a la minería y el 1.78 % a la ganadería. Se estima que los obreros y empleados forman parte de los agricultores, ganaderos y mineros. El 47 % de la población recibe ingresos por menos de un salario mínimo y el 27.6% son desempleados. 1.4.4

BUCARASICA

El municipio de Bucarasica se encuentra ubicado en la sub-región Norte del departamento, Hace parte de la gran cuenca del río Catatumbo, destino a donde finalmente se vierten los cuerpos de agua de la región. Los cursos de agua, grandes y pequeños, que nacen y corren por este municipio tienen una gran importancia para el mismo pues marcan, muchos de ellos, los límites territoriales con los municipios vecinos.

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La temperatura oscila entre los 21 y 17º C encontrándose dentro del piso térmico templado. Las actividades económicas de Bucarasica corresponden principalmente al sector primario de la economía; sobresalen la agricultura y la ganadería y una explotación de feldespatos por parte de Cerámicas Italia para la fabricación de baldosas. La caficultura es la actividad más importante en el subsector agrícola y en todo el sector agropecuario del municipio, pues se desarrolla en todas las veredas y de ella depende la subsistencia de un alto porcentaje de familias. El subsector pecuario se caracteriza por la ausencia de actividades de alta productividad, rentables o generadores de excedentes económicos que contribuyan a mejorar la calidad de vida de la población. La actividad pecuaria más importante es la ganadería bovina de doble fin, explotada en forma tradicional, en terrenos en un alto porcentaje abruptos y poco aptos para esta actividad. Las razas predominantes son: Cebú (Cruzado con Pardo Suizo y Normando), Criollo (Cruzado con Pardo Suizo y Normando) y Normando (cruzado con Criollo, Cebú y Pardo Suizo) El municipio tiene una población aproximada 4.507 habitantes. 1.4.5

VILLA CARO

Villacaro está ubicado en una pequeña meseta de la Cordillera Oriental rodeada de páramos por sus cuatro puntos cardinales. Tiene una extensión de 402 KM2, de los cuales 0,36 KM2 son urbanos, pertenece a la cuenca del Catatumbo y a las subcuencas de los ríos Sardinata y Tarra. El municipio se encuentra rodeado por cuatro (4) elevaciones montañosas como son el Espartillo, la Ovejera, el cerro de Cachiri y las Bartolas. Tiene una población aproximada de 5.007 habitantes. A pesar de la distancia con la capital del departamento, por medio de las dos vías existentes, comunica al interior del país pasando por el municipio de Cáchira, La Esperanza, Bucaramanga, Bogotá; la otra vía conduce hacia la costa pasando por Alto el Pozo, Ocaña y la Costa Caribe. La economía está basada en la producción y comercialización de ganado bovino, leche y sus derivados (queso, mantequilla), la siembra y comercialización de café, plátano, frijol, yuca, cebolla, mora, caña, maíz, arracacha, tomate de árbol, duraznos y pequeñas siembras que utilizan para su sustento diario.

1.4.6

ABREGO

Ubicado en la región Noroccidental del departamento Norte de Santander, Abrego, posee los pisos térmicos cálidos, templado, frío y páramo. Su geografía está conformada por un inmenso valle donde se ubica la población, rodeado por prominentes cerros de la bifurcación de la cordillera oriental, siendo su principal altura el cerro de Jurisdicciones (3.800 msnm) ecosistema estratégico del municipio desde el punto de vista ecológico y de las comunicaciones. Sus montañas están conformadas por bosque nativo y primario donde se encuentra todo tipo de fauna y flora destacándose el oso de anteojos y el paujil y toda clase de plantas medicinales silvestres. Su geografía es muy variada desde los cerros escarpados donde se mezcla el blanco de su suelo con el verde esmeraldino de los andes hasta el bosque natural surcado por variadas cañadas de donde brota toda su riqueza hídrica en un paisaje de ensoñación.

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La agricultura es la principal fuente de su economía, destacándose a nivel nacional por ser el primer productor de cebolla cabezona roja (Allium Cepal) le siguen en importancia los cultivos de fríjol, tomate, tabaco, maíz, café y todo tipo de hortalizas. Posee una ganadería expansiva en las partes altas de la montaña de poca importancia comercial y económica, compuesta por pequeños hatos que surten el mercado local de carne y productos lácteos. Tiene una población aproximada de 32.142 habitantes. 1.4.7

OCAÑA

La superficie del municipio es 460 Km², los cuales representan el 2,2% del departamento. La Provincia de Ocaña tiene un área de 8.602 km². Posee una altura máxima de 2.065 m sobre el nivel del mar y una mínima de 761 m sobre el nivel del mar. Por el Norte limita con el municipio de Gonzáles (Departamento del Cesar), por el Occidente con el municipio de Río de Oro (Departamento del Cesar), por el sur con el municipio de San Martín (Departamento del Cesar), por el Oriente limita con los municipios de San Calixto, La Playa y Abrego, por el Norte limita con los municipios de Teorama, Convención y El Carmen, por el sur con el municipio de Ábrego. El sistema de producción agrícola predomina en zonas de tierras quebradas a planas, con precipitaciones entre 800 y 2.500 mm anuales, el uso del suelo se encuentra bajo agricultura intensiva en especial cebolla Ocañera en relevo con fríjol y/o rotación con tomate, que representan el 94.30% del área sembrada; Otro tipo de utilización lo constituye pequeñas áreas de cultivos permanentes de café, frutales y pastos, y semipermanentes de caña, piña, plátano y yuca. La producción pecuaria o ganadera en el municipio de Ocaña es de tipo extensivo no tecnificada. Actualmente existe una población de 5.492 de cabezas en la cual se estima que un 70 % corresponde al sistema de doble propósito. La avicultura es una actividad importante en el municipio. De acuerdo con cifras de la URPA, la población avícola actual es de 100.000 aves de los cuales el 60% corresponde a aves de postura y reproducción y el 40% a pollos de engorde. Población aproximada 90.037 habitantes. En la Tabla 0.2 se identifican los tramos del proyecto de acuerdo al tipo de intervención que se realizará y la unidad funcional a la que pertenecen. Tabla 0.2. Unidades Funcionales del proyecto UF TRAMO

LONGITUD (KM) INTERVENCIÓN

2 VÍA DE ACCESO Y TÚNEL

9,6

MEJORAMIENTO DE LA VÍA EXISTENTE Y CONSTRUCCIÓN DE LA VARIANTE DE ABREGO CONSTRUCCIÓN DE VÍA NUEVA Y TÚNEL

3 VÍA EXISTENTE

23,0

REHABILITACIÓN

4 FIN DE TÚNEL - SARDINATA 48,4

MEJORAMIENTO

5 SARDINATA - EL ZULIA

55,5

MEJORAMIENTO DE LA VÍA EXISTENTE Y CONSTRUCCIÓN DE LA VARIANTE DEL ZULIA

6 EL ZULIA - CÚCUTA

6,4

CONSTRUCCIÓN DE SEGUNDA CALZADA

1 OCAÑA - INICIO RUTA TÚNEL 56,7

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

1.5

ANTECEDENTES

El tramo de vía en el Alto del Pozo se localiza en el Sector 1 del tramo 3 del Corredor 4, entre los PRs 56+650 y 79+600 de la ruta 7008 en Norte de Santander.

1.6

CONDICIONES ACTUALES:

El tramo objeto de estudio presenta una longitud de 23 km y se desarrolla en un territorio con características prevalentemente montañosas. El recorrido de la vía actual resulta en algunos tramos, particularmente tortuoso y con pendientes mayores a las permisibles para un terreno con estas características. La vía existente está constituida por una calzada con dos (2) carriles con ancho variable entre los 3.30 y 3.65 metros, sin bermas, en algunos tramos cuenta con cunetas en concreto de 1.00 metro de ancho, la calzada se encuentra pavimentada en concreto asfáltico. La condición de la vía actual por el trazado existente, genera sectores con alguna frecuencia a lo largo del proyecto, que se pueden identificar como peligrosos para los usuarios de la vía, pero muy especialmente para los que transitan en vehículos livianos, con altura de los ojos del conductor próximo a 1.10 metros, en razón al incumplimiento de la distancia de visibilidad de parada establecido en la norma. Su geometría es bastante deficiente con velocidad de diseño en algunos puntos de 20 kph y en general no supera los 30 kph, pero con velocidades de operación por encima de las especificadas, que ocasionan altos índices de accidentalidad. Mediante el análisis de visibilidad corrido para el proyecto en el sentido del abscisado como en el sentido contrario, se identificó un número importante de sectores que incumplen con la distancia mínima de visibilidad de parada, lo cual alertó al proyectista, por la inseguridad que representa la interpretación de la información obtenida del análisis de visibilidad.

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Para mejorar las condiciones existentes de la vía anteriormente descrita se prevé la construcción una vía nueva de acceso al túnel (proyectada al norte de la vía existente) la cual inicia en el PR56+650 de la ruta Ocaña-Sardinata (7008), el túnel inicia en el K5+100 de la vía proyectada y termina en la K9+695, empalmando la ruta Ocaña-Sardinata (7008). Así el túnel propuesto tiene una longitud de 4.6 km y la vía de acceso 4.900 Km. Tabla 2.1 Las condiciones de geometría y especificaciones de diseño tanto para la vía de acceso como para el túnel son muy superiores a las de la vía existente, lo que traerá beneficios tanto en los costos de operación como en los tiempos de viaje, adicionalmente se salvaría la cumbre del Alto del Pozo, con lo proyectado que reemplazaría la existente.

Tabla 2.1. Localización Proyecto Túnel Alto del Pozo Túnel

Localización Inicio

Vía nueva: La vida nueva de acceso al túnel (proyectada al Alto del norte de la vía pozo existente) inicia en el corredor 4: PRs 56+650 de la ruta Norte de Ocaña-Sardinata Santander (7008), el túnel por su parte inicia en el K5+100.

Fin

PR79+600 de la ruta OcañaSardinata (7008). El túnel finaliza en el K9+695

Longitud (km) Tipo de tráfico TPD estimado

4,6

bidireccional

2935

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

3. MARCO TEÓRICO 3.1

SECUENCIA METODOLÓGICA

En la realización de la presente revisión se siguieron las siguientes etapas:      3.1.1

Recopilación de la información secundaria (bibliografía) Fotointerpretación del área de estudio Reconocimiento del trazado (portales y cuerpo) Análisis de Exploraciones Procesamiento de Información

Recopilación y Análisis Bibliográfico

En esta etapa se consultó la cartografía regional tomada de los mapas geológicos a escala 1:100.0000 cuadrángulos K-11 Zipaquirá y Plancha 190 Chiquinquirá, así como las memorias explicativas correspondientes a estos planos. La geología local fue obtenida y mejorada con base en los reconocimientos detallados de campo. 3.1.2

Reconocimiento de Campo

En esta fase, se hicieron inspecciones preliminares y reconocimientos de campo sobre el corredor del alineamiento, en primera instancia sobre un trazo preliminar y posteriormente sobre el trazado definitivo identificando en primer término los sitios de portales y afloramientos rocosos cercanos. En una segunda fase se realizaron reconocimientos detallados de campo, tomando como referencia el prediseño propuesto, se identificaron las unidades estratigráficas, la textura de los suelos presentes, la morfología y la posible influencia estructural en el comportamiento de los mismos elementos. En esta fase se recopiló la información estructural de diaclasas y estratificación para ser tenidos en cuenta en el análisis de cuñas estructurales y se identificaron depósitos coluviales no reportados en la cartografía regional. 3.1.3

Procesamiento de Información y Zonificación Geotécnica

Una vez analizados y georreferenciadas las tomografías sísmicas y con la información obtenida en el reconocimiento de campo, se procedió a elaborar cada perfile estratigráfico y de meteorización como base de referencia para la zonificación geotécnica de los túneles. Para la descripción estratigráfica de suelos y formaciones superficiales que afloran en los taludes aledaños a portales y del cada perfil de meteorización del macizo rocoso, se siguió la metodología de Deere y Patton (1971)1, cuyo esquema de clasificación se presenta en la Tabla 3.1 y Figura 3.1 y es aplicable también a rocas sedimentarias.

1

Deere, D. y Patton, F (1971). Estabilidad de Taludes en Suelos Residuales. University of Illinois, USA.p. 93-175, Cuarta Congreso de Mecánica de Suelos y Cimentaciones, Puerto Rico. Vol. 1, Pág. 87-170.

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Figura 3-1. Localización Perfil típico de meteorización propuesto por Deere Patton, 1971. Roca metamórficas Roca igneayintrusiva ZONA

ZONA Suelos transportados y coluviones IA Horizonte A

IA

IB Horizonte B

IB

I Suelo residual IC Horizonte C (Saprolito)

IC

IIA Transicion de saprolito a roca meteorizada

IIA

IIB Roca parcialmente meteorizada

IIB

II Roca meteorizada

III

III Roca no meteorizada Perfil de meteorización típico para rocas metamórficas e igneas (Deere y patton, 1971).

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Tabla 3.1. Descripción de Horizontes de Meteorización.

ROCA FRESCA

ROCA METEORIZADA (II)

SUELO RESIDUAL (I)

DESCRIPCIÓN

Propiedades físicas

Horizonte IA, horizonte superficial o zona de eluviación; esta es la zona que ha sido empobrecida por la infiltración de agua la cual transporta aguas abajo, materiales en suspensión o solución. En este horizonte, a menudo se desarrollan texturas arenosas y su parte superior es rica en material orgánico.

Permeabilidad alta Resistencia al corte baja a mediana 0% núcleos recuperación

Horizonte IB, zona de iluviación o zona de deposición de los materiales sólidos que han sido transportados del Horizonte A. es generalmente de color oscuro, rico en minerales con tamaño de grano dentro del margen de las arcillas por lo cual tiende a ser muy impermeable; ha sido despojado por lixiviación de sus constituyentes solubles originales. El horizonte B está alterado hasta tal punto que existe muy poca indicación del material materno y ninguna de la estructura original de la masa rocosa.

Permeabilidad baja Resistencia al corte baja 0% núcleos recuperación

Horizonte IC, se reconoce por las estructuras originales de la roca, pero a pesar de ser estas evidentes, el material se tipifica más como suelo que como roca. Las estructuras heredadas de la roca incluyen diaclasas, fallas, estratificaciones y minerales que tienen orientaciones idénticas a las de sus posiciones relativas originales. Los feldespatos son convertidos en caolín u otros minerales arcillosos; las micas son parcial o totalmente degradadas y en general todos a excepción del cuarzo se presentan alterados. La persistencia de las estructuras heredadas de la roca madre resulta en planos de debilidad, los cuales son mucho más continuos y numerosos que en los suelos transportados. Predominan texturas limoarcillosas y limoarenosas. Saprolito es el término que comúnmente se aplica a este nivel de suelo residual. El contenido de núcleos de roca es de menos del 10% de su volumen. Cuanto el tamaño del grano predominan los limos y arcillas, puede ser muy compresible particularmente cuando son micáceos y por lo común son muy susceptibles a la erosión subsuperficial y subterránea.

Permeabilidad media Resistencia al corte baja a media 0-10% núcleos recuperación

Horizonte IIA, zona de transición roca altamente meteorizada con amplios límites de las propiedades físicas de sus componentes. El suelo que rodea los núcleos de roca es una arena de grano medio a grueso. Cuando se perfora se presentan a menudo pérdidas de agua.

Permeabilidad alta Resistencia al corte media a baja 10-90% núcleos recuperación. RQD: 0 a 50%

Horizonte IIB, Roca parcialmente meteorizada, presenta una notable decoloración y algo de alteración a lo largo de las diaclasas. Se presenta aumento en el diaclasado y apertura de diaclasas debido a la erosión y descompresión de los materiales.

Permeabilidad media a alta Resistencia al corte media a alta >90% núcleos recuperación. RQD: 50 a 75%

Horizonte III, Roca sana o fresca, los feldespatos y las micas se presentan inalterados y las diaclasas exhiben muy poca o ninguna oxidación. Puede estar muy diaclasada por efecto de fallas regionales mas no alterada.

Permeabilidad baja a media Resistencia al corte muy alta 100% núcleos recuperación. RQD: > 75%

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Si bien los efectos de la meteorización son más notorios y evidentes en rocas cristalinas (ígneas y metamórficas) al ser mineralógicamente más susceptibles a la meteorización química, las rocas sedimentarias por estar en su mayoría constituidas por minerales productos de desintegración como cuarzo y arcillas, tienden a desarrollar suelos residuales más delgados y menos transicionales; sin embargo también es evidente la diferenciación de la meteorización de las rocas en profundidad, particularmente en la oxidación de las paredes de discontinuidades como lo cita Deere y Patton en la descripción de los horizontes IIA y IIB; aun cuando se presente interestratificación de rocas blandas y duras. En estos casos en particular los rangos de RQD y recobro tienden a ser más variables a los planteados en la Tabla 3.3 para la diferenciación de los horizontes de meteorización pero se siguen manteniendo. Los perfiles de meteorización proyectados bajo las anteriores consideraciones fueron validados con los ensayos de refracción sísmica ejecutados sobre los alineamientos de túneles, correlacionando las velocidades de ondas sísmicas con los horizontes de meteorización ya mencionados, según la relación presentada en la Tabla 3.2 Tabla 3.2. Correlación de horizontes de Meteorización y Velocidades de Ondas P de refracción sísmica. Nivel o Tipo de Material

Velocidades de Ondas P

Suelos (residuales y transportados)

0 a 800 m/s

Roca IIA alta a moderadamente meteorizada (zona de Transición)

800 a 950 m/s

Roca IIB Parcialmente meteorizada

950 a 1.150 m/s

Roca III Fresca o sana

1.150 a 1.200 m/s

Finalmente, la información tomada en campo y procesada en la oficina fue consignada en los planos de diseño, procediéndose con la definición de zonas homogéneas con base en criterios estructurales, litológicos, morfológicos y de presencia de zonas inestables. De la misma forma la cartografía geológica regional fue ajustada según las unidades reconocidas en campo, continuando con la elaboración del informe final. 3.2 GEOTECNIA Las condiciones geológicas locales se describen en función de los reconocimientos geológicos realizados en afloramientos rocosos cercanos a los alineamientos de los proyectados túneles objeto de estudio. Para los perfiles de meteorización planteados se utilizó la metodología de Deere y Patton2, que establece el grado de meteorización en función de los valores de RQD y recobro obtenido en sondeos o perforaciones (Tabla 3.3), así como la experiencia obtenida en proyectos bajo condiciones litológicas y geomorfológicas similares.

2

Deere, D. y Patton, F (1971). Estabilidad de Taludes en Suelos Residuales. University of Illinois, USA.p. 93-175, Cuarta Congreso de Mecánica de Suelos y Cimentaciones, Puerto Rico. Vol. 1, Pág. 87-170.

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Tabla 3.3. Clasificación de horizontes de Meteorización Metodología Deere y Patton. Suelo/Roca

3.3

Recobro

RQD

Descripcion

Suelo IA

0

0

Horizonte superficial, zona de eluviación, texturas arenosas y es rico en materia orgánica.

Suelo IB

0

0

Zona de iluviación, es impermeable, tamaños de grano preferencialmente arcilloso, no existen estructuras originarias de la roca.

Suelo IC

0 - 10 %

0 - 50 %

Se reconocen estructuras originarias de la roca; diaclasa fallas, estratificación . Presenta textura limoarcillosas y limoarenosas.

Roca IIA

10 - 90 %

0 - 50 %

Zona en transicion de la roca altamente metorizada, arena de grano medio a grueso, generalmente hay perdida de agua.

Roca IIB

Mayor a 90 %

50 - 75%

Roca parcialmente meteorizada, presenta alteracion en las diaclasa, erosion y descompresion de los materiales.

Roca III

100

Mayor a 75 %

Roca sana o fresca, si presenta feldesatos y micas son inalterados.

CLASIFICACIÓN GENERAL DEL SUBSUELO SEGÚN NORMA NSR – 2010

Teniendo en cuenta los resultados de las velocidades de onda S presentados en el modelos de capas y tomografía sísmica, es posible clasificar los perfiles del suelo (Tabla 3.4) según la Norma Sismo Resistente 2010 NSR-10 (Tomado de la Tabla A.2.4-1 de la Norma Sismo Resistente 2010 NSR-10).

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Tabla 3.4. Localización Clasificación de los perfiles de suelo.

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4. GEOLOGÍA 4.1

GENERALIDADES

En éste capítulo se describe la geología regional y local del Túnel “Alto del Pozo” a construir en el área de Norte de Santander sobre el corredor de la proyectada doble calzada Ocaña – Cúcuta (Ruta 70), incluyendo la estratigrafía, la geología estructural, las condiciones hidrogeológicas, y finalmente, las condiciones geológicas anticipadas durante la excavación. El modelo geológico que aquí se presenta corresponde a una interpretación basada en datos de superficie y de la información secundaria regional. Se piensa que las rocas de la formaciones descritas en el Departamento de Norte de Santander formaban parte de una provincia tectono-estratigráfica ancestral que se encontraba unida al Escudo de Guayana (Irving, 1971; Kroonenberg, 1982; Clavijo, 1994), sin descartarse que ya existiera como una unidad precámbrica alóctona con respecto al escudo (Etayo et al., 1983; González et al., 1988; Toussaint y Restrepo, 1989). El área donde se encuentra el túnel corresponde al corredor vial que de Ocaña comunica con Cúcuta dentro del Macizo de Santander. A nivel regional en esta área se encuentran afloramientos de rocas del pre-Devónico, principalmente por rocas metamórficas de la formación Silgará y rocas ígneas del Jurásico como cuarzomonzonitas y granodioritas. En el sector donde se presenta el diseño del túnel, existe un alto grado de plegamiento y fracturamiento, originando anticlinales y sinclinales muy apretados, además de la presencia de diferentes fallas, que indica una gran actividad tectónica reciente. 4.2

GEOLOGÍA HISTÓRICA

El área correspondiente a la plancha 86 de Abrego, está ubicada dentro de la zona septentrional del Macizo de Santander. Este macizo está compuesto por rocas metamórficas de las Formaciones Neis de Bucaramanga, Formación Silgará, Ortoneis, e intrusivos asociados. Ward et al., (1973), realizaron una descripción completa sobre la historia geológica generalizada del macizo, donde se distinguen rocas sedimentarias sin metamorfismo regional, con fósiles, los cuales se han ubicado entre el Devónico Medio y el Pérmico; por lo que se infiere, que las formaciones metamórficas existentes (Neis de Bucaramanga, Silgará y el Ortoneis), que constituyen el basamento, son previas a estas y se consideran Pre-Devónicas. La ausencia de fósiles y de dataciones radiométricas, ha dificultado la interpretación de la historia de la Formación Neis de Bucaramanga. Se posee una datación de 945+/- 40 m.a en K-Ar. Un solo dato de edad Precámbrica, que si se tiene en cuenta la compleja historia geológica que ha sufrido dicha formación, no aporta ninguna información definitiva. Ward et al., (1973) utilizaron esta datación para establecer correlación con rocas de la Sierra Nevada y de la Cordillera Oriental en base a litología y, a otras dataciones que dan edades del mismo orden. Basados en esto, aceptan la edad de 950 m.a. como la época de un evento orogénico donde probablemente, se metamorfizaron las rocas del Bucaramanga.

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Un cuerpo diorítico, con una edad de 413+/- 30m.a. (K-Ar) está evidenciando la presencia de intrusiones posiblemente relacionadas con el evento orogénico que Ward et al., (1973) postularon para el Ordovício – Silúrico y del Devónico Inferior. Entre el Pérmico Superior y el jurásico se encuentran ubicadas las rocas ígneas cuarzomonzoníticas y volcánicas que cubren la mayor parte del área. Estas últimas se encuentran intercaladas y cortando las formaciones sedimentarias del Jurásico. Existe una datación en K-Ar, en una riolita (127+/- 6 m.a.) que podría estar indicando las etapas finales de este evento volcánico ya que no se encontraron en el área sedimentos cretáceos afectados. El intrusivo cuarzomonzonítico en el área, no ha sido datado aún, sin embargo más al S, rocas correlacionables en base a continuidad litológica, han sido datadas por el método K-Ar. Estas dataciones, invariablemente indican un evento orogénico, aparentemente sin metamorfismo, entre el Pérmico y el Jurásico. Al conjunto de intrusivos, Ward et al., (1973) lo denominaron “Grupo Plutónico de Santander”. Una serie de conglomerados de espesor pequeño (50 m), los cuales no se consideraron cartografiables, evidencia los últimos períodos de levantamiento y erosión, con una etapa posterior de sedimentación marina en el Cretáceo Medio que continúa con algunas interrupciones, según Ward et al., (1973), en las etapas antes, durante y después de la depositación de la Formación la Luna, aunque estas formaciones ya no se distinguen en el área correspondiente al corredor del túnel. No hay evidencias de sedimentación terciaria en esta parte del macizo, excepto por una secuencia de areniscas y conglomerados en los alrededores de Ocaña, La Playa y Abrego, la cual se ha ubicado en el Terciario Superior. La razón de esta ausencia se debe al continuo levantamiento de la cordillera en este período. Escasos depósitos cuaternarios de origen aluvial y coluvial se encuentran en la zona, reflejando pocos eventos de carácter fluviotorrencial y fluvioglaciar en el pasado reciente y subreciente. 4.3

GEOLOGÍA REGIONAL

Geológicamente, el territorio de Norte de Santander se caracteriza por presentar una variada gama de unidades litológicas. En términos generales se tienen las rocas metamórficas que constituyen el basamento de la cordillera Oriental y que corresponden a los neises, anfibolitas, migmatitas y granulitas de edad Precámbrica, y a los esquistos y filitas que se agrupan en la Formación Silgará de edad Paleozoico Inferior. También se tienen rocas ígneas intrusivas, de composición granítica a diorítica, originadas por eventos que tuvieron lugar entre el Devónico-Carbonífero y el Triásico-Jurásico, así como riolitas y diques diabásicos y andesíticos más jóvenes. Se presenta a continuación la descripción generalizada de las unidades litológicas involucradas en el corredor Ocaña – Cúcuta, de la más antigua a la más reciente y que guardan relación con el corredor del túnel a construir.

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4.3.1

Precámbrico y Paleozoico

A nivel regional las rocas metamórficas de alto, medio y bajo grado, pertenecientes a las formaciones Neis de Bucaramanga, Silgará y Ortoneis, evidencian la ocurrencia de eventos orogénicos por su presencia en la superficie implica y el alto nivel de erosión a que ha sido expuesto el Macizo de Santander durante el largo período de su historia geológica. 4.3.1.1

Formación Neis de Bucaramanga

Esta formación toma su nombre de la capital de Santander, fue definida por Ward et al., (1973), quienes le dieron el nombre a una secuencia de rocas afectadas por metamorfismo regional, con una litología predominante tipo neis. Se trata de una secuencia estratificada de rocas metasedimentarias de alto grado de metamorfismo que consisten principalmente de paraneis pelítico, semi-pelítico y arenáceo, esquisto y cantidades subordinadas de neis calcáreo, mármol, neis hornbléndico y anfibolita. El Neis de Bucaramanga también incluye zonas de migmatita de dos tipos, una, en la cual el paraneis está mezclado con roca granítica néisica y otra, donde ambos están cortados por muchas masas pequeñas de granito no foliado de edad mucho más joven (Ward et al., 1973). Reposando discordantemente sobre esta formación, aflora la unidad metamórfica del Silgará, en una pequeña cuña, en Brotaré cerca a la Falla de Bucaramanga. Hacia el NW, está suprayacida por rocas sedimentarias del Jurásico pertenecientes a la formación Bocas y areniscas Devónicas, estas últimas cercas de Guamalito (Municipio del Carmen). Su edad puede ir del Precámbrico al Paleozoico Inferior; la litología está constituida por neises anfibólicos, neises cuarzo-feldespáticos, anfibolitas, algunos mármoles y cuarcitas; está afectada por abundantes diques riolíticos y básicos en menor proporción. 4.3.1.2

Formación Silgará

Fue definida por Ward et al., (1973), toma su nombre de la quebrada Silgará, al oeste de Cachirí en el NE del Departamento de Santander. En esta quebrada, afluente del Río Cachirí, la formación está bien expuesta en una franja de 15 km de ancho y comprende: Una secuencia de rocas clásticas metamorfoseadas con capas delgadas, cíclicamente estratificadas que consta de pizarra, filitas, metalimolitas, metarenisca impura, metawaca y metawaca guijarrosa con menores cantidades de pizarra y filita calcárea (Ward et al 1973). Está constituida principalmente por filitas y en menor proporción esquistos, generalmente con intercalaciones de metareniscas, cuarcitas y metalimolitas, pero predominan filitas verdes con intercalaciones de filitas verdes y rojizas las cuales presentan contenido micáceas, con moscovita, clorita y cuarzo, con buena foliación y brillo sedoso cuando se encuentra roca fresca. El cuarzo se distingue en proporciones variables.

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Hay presencia de filitas negras las cuales varían en tonalidades negras a grises, son de grano fino con buena foliación, su composición principal incluye cuarzo y materia carbonosa (grafito). Los esquistos son de color gris a gris verdoso a verde, con buena foliación, micáceos, con predominio de muscovita, además de biotita clorita y cuarzo. Tanto los esquistos como las filitas muestran una coloración rojiza al sufrir los procesos de meteorización. Las filitas son predominantes a los esquistos. Las metareniscas varían en color gris blanco a gris pardo, con frecuente oxidación, son duras, cuarzosas, generalmente tienen feldespato (caolinizado) y micas muscovita. Es posible observar estratificación cruzada en algunos niveles. Se encuentra intruida por rocas ígneas juratriásicas, suprayace la Formación Neis de Bucaramanga y se encuentra intruida por la unidad Ortoneis, por lo que se ha considerado que la edad de esta formación es del Pre-Devónico (Ward et al 1973). Esta formación consta en su totalidad el sustrato rocoso del área del corredor del túnel, donde se identificaron principalmente filitas, filitas esquistosas y en menor proporción algunas zonas con metareniscas y esquistos grafitosos. 4.3.2

Jurásico

A nivel regional los complejos ígneo extrusivos se encuentran ampliamente distribuidos alrededor del área de estudio, estas están incluidas en el Grupo Plutónico de Santander, y su composición varía desde tonalitas grises (más máficas) hasta cuarzomonzonitas y granitos de color rosado. 4.3.2.1

Cuarzomonzonita

Es el mayor cuerpo intrusivo dentro del área referente a la Plancha 86, este cuerpo de dimensiones batolíticas, en la región sur es denominado Batolito de Rionegro por Ward, et al. (1973), mientras que al norte es conocido con el nombre de Batolito de Ocaña. Está compuesto principalmente por cuarzomonzonita con variaciones locales de granito, granodiorita esporádicamente a tonalita, las dos primeras son ampliamente predominantes. La cuarzomonzonita es de color rosado a gris clara, de grano grueso equigranular a subporfirítica, presentando fenocristales de feldespato rosado y en algunos casos de plagioclasa, este presenta varias zonas de alteración hidrotermal. La textura puede llegar a variar de grano fino a grueso con predominio del grano medio, con escasas zonas pegmatíticas. La composición varía de granito a cuarzomonzonita, con predominio de esta última que se considera como roca característica de etapa intrusiva, es una roca dura, clara, con feldespatos rosados, blancos y verdosos además de cuarzo y algún ferromagnesiano (biotita, clorita). Se encuentra atravesada por diques de composición silícea a básica con una distribución irregular u in espesor variable, estos diques se describen en forma separada. El intrusivo al meteorizarse da como producto suelos espesos areno-arcillosos, color blanco a blanco amarillento con contenido micáceo (mica moscovita).

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4.3.2.2

Granodiorita

En la región nororiental de la Plancha 86, aflora un cuerpo de granodiorita, el cual en el sentido nortesur alcanza aproximadamente 25 km de longitud y un ancho máximo de 10 Km; el intrusivo es cortado por la carretera Río Tarra - Alto El Santurrón y por el carreteable que de éste último sitio, conduce al Municipio de Villa Caro, fuera del área estudiada. La granodiorita se halla encajada, casi en su totalidad, en rocas metamórficas de bajo a medio grado de la Formación Silgará; la zona sur del intrusivo está cubierta por sedimentos del Girón y en el Llano de paramillo, areniscas del Cretáceo inferior descansan sobre él; un retazo de estas areniscas se encuentra en el Alto del Judío en la misma posición. Cerca al contacto con el Silgará el intrusivo contiene xenolitos de esta formación. En consideración a que los varios cuerpos plutónicos parecen corresponder a un mismo evento magmático, se le asigna a la granodiorita una edad Jurásico. Este intrusivo se presenta en los alrededores del portal de entrada del túnel del Alto del Pozo al occidente del área de estudio conformando morfologías colinadas de menor pendiente a la del Silgará y con suelos residuales espesos altamente erosionables. Fotografías 1, 2 y 2. P.S. Túnel Alto del Pozo

Silgará

Granodiorita

Fotografía 1. Morfología colinada de Granodiorita, y terracetas por sobrepastoreo, al fondo Cerro Alto del Pozo o del Brujo en cercanías al portal de salida del túnel Alto del Pozo.

Fotografía 2 y Fotografía 3. Suelos residuales arenolimosos gruesos de Granodioritas del Batolito de Ocaña, altamente erosionables PR72 Vía Abrego – Alto del Pozo. Fuente: CEV, 2015

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4.3.3 4.3.3.1

Cuaternario

Depósitos Coluviales (Qc)

Corresponden a depósitos coluviales de ladera y pie de ladera de carácter local y superficial con extensiones menores a 1 ha, predominando texturas arcillosas englobando bloques ígneo - metamórfico de diverso tamaño. 4.3.3.2

Depósitos aluviales (Qal)

Se forman a partir de las quebradas y ríos del área en estudio que aportan abundante material detrítico, el cual es depositado en forma de abanicos. Los depósitos están constituidos por cantos redondeados que varían en tamaño dentro de una matriz areno-arcillosa. La principal zona identificada con este tipo de materiales en la zona de estudio se localiza sobre el Valle del Río Tarra, conformando depósitos aluviales de lecho de cauce (Qal) y terrazas aluviales medias (Qt) al occidente del Alto del Pozo. 4.3.3.3

Depósitos antrópicos (Qant)

Los depósitos antrópicos se forman por procesos humanos, básicamente acumulación de materiales aledaños a la vía existente para la ubicación de viviendas e infraestructura conexa; sin embargo su grado de consolidación es muy bajo. 4.4

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

La zona de estudio se localiza dentro de la provincia tectónica del Macizo de Santander, en su extremo norte, constituido por el Bloque de Ocaña, caracterizado tectónicamente por presentar un estilo estructural de fallas que generan bloques menores, separados por fallas inversas en dirección predominantemente SW-NE. El Bloque de Ocaña se presenta como un bloque levantado, que ocupa el sector nororiental del departamento; está constituido esencialmente por rocas ígneas triásico-jurásicas y metamórficas precámbricas y paleozoicas. Este bloque está limitado al occidente por la Falla Bucaramanga-Santa Marta y al oriente por las Fallas de Baraya (sur), Mutiscua (centro) y Las Mercedes (Norte). Las rocas metamórficas se presentan en franjas alargadas, afectadas por cuerpos intrusivos-extrusivos y en una dirección aproximada NS, la cual junto con la foliación, indican la orientación regional (NS- NNW) pero no presentan estructuras grandes que resaltar sino replegamientos locales. Dentro del Bloque de Ocaña en su extremo norte, el análisis estructural regional permite identificar tres sistemas preferenciales de estructuras; el primero con dirección N15-45°W asociado al sistema de fallas Bucaramanga – Santa Marta y de mayor incidencia sobre el costado occidental del Bloque; el segundo con dirección NNE asociado al Sistema de Fallas de Las Mercedes – Gramalote predominante en la parte central y oriental del macizo y un tercer sistema con dirección preferencial NEE transversal a los dos anteriores representado por fallas como las de Casitas y Paramillo. Figura 4.1

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Figura 4-1. Estructuras Regionales. Recuadros en amarillo localización Túnel Alto del Pozo

N

Fuente: Planchas 86, Cuadrángulo G13 y Plancha 5-06 (Atlas Geológico)

4.4.1

Falla de Bucaramanga

Se observa al SW de Ocaña, con una dirección N10°W, pasando por los municipios de Río de Oro, Brotaré, El Carmen, Guamalito, en una extensión de unos 60 Km hasta salir de la zona por la parte media oeste, con una dirección N20°W. Se presenta como característica un trazo recto y fácil de distinguir, no solamente en fotografías aéreas, sino también en los mapas topográficos. La Falla de Bucaramanga se considera como una gran falla de rumbo, con el bloque E de la falla moviéndose hacia el N; aunque según Ward et al, (1973), presenta grandes desplazamientos verticales. En cuanto a su edad solo se puede decir que es posterior al Neis de Bucaramanga, con movimientos en las orogenias siguientes, algunos de ellos relacionados con el levantamiento del macizo. Esta falla pone en contacto unidades Pre-Devónicas con unidades Jurásicas, lo que indica un desplazamiento vertical; en cuanto al desplazamiento horizontal, no existen en el área argumentos para demostrar este movimiento. Su trazo principal se encuentra distante aproximadamente 34 Km al occidente del portal de entrada del Túnel del Alto del Pozo, encontrándose asociadas con la misma dirección las fallas de Algarrobo, Veguitas y Hacarí. Figura 5. 4.4.2

Falla Hacarí o Haca

Está localizada al SE, con unos 30 Km de largo y una dirección NW. Entra en el área por la esquina SE, pasa por el N del Municipio de Hacarí y luego es desplazada por una falla pequeña de dirección NS para más adelante unirse con la Falla de San Calixto. Afecta las rocas del Batolito de Agua Blanca poniéndolas

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en contacto con rocas de la Formación Silgará y del complejo Intrusivo - Extrusivo; y a estas últimas con rocas sedimentarias de la Formación Girón. Su trazo se localiza aproximadamente a 11 Km al noreste del portal de salida del túnel Alto del Pozo. 4.4.3

Falla Los Llanos

Pasa por el extremo NW de la zona de estudio, con una dirección NNE, en una extensión de unos 25 Km, siguiendo el curso de los ríos Borra en el norte y Oroque en el sur, afectando rocas Pre-Devónicas de la Formación Silgará, rocas volcánicas Jurásicas y rocas sedimentarias de la formación Jordán. Corresponde a una Falla de tipo normal y se localiza a 18 Km aproximadamente del portal de entrada del Túnel Alto del Pozo. 4.4.4

Sistemas de Fallas Las Mercedes - Morronegro

El sistema de Fallas de Morronegro – Las Mercedes comprende varias fallas en la esquina nororiental de la Cordillera Oriental de Colombia, limita el bloque de Ocaña al este y presenta un cambio de dirección de NW a N. Desplaza rocas del Paleozoico y Cretácico. El componente vertical se invierte, en el norte el bloque oeste es levantado y el lado este es levantado hacia el sur. El movimiento es sinestral en el sur y dextral en la parte norte. Hacen parte de una amplia zona de fallas curvas que cambian su rumbo de NW a N y NE al ingresar a Venezuela, por lo que se consideran una extensión de la Falla de Bocóno. El trazo es marcado por escarpes prominentes continuos, alineación de drenajes, depresiones estructurales, alineación de cuchillas y valles, escarpes degradados y levantamientos locales. El sentido de la inversión varía desde noroeste en el sur a norte - sur y noreste en la parte norte donde se dirige hacia la falla de Boconó en Venezuela. La Falla de Las Mercedes presenta un desplazamiento aproximado de 2400 m y pone en contacto rocas cristalinas precámbricas al oeste con rocas sedimentarias cretáceas y terciarias al este. Es una falla de cabalgamiento de dirección N-S con un ángulo de 30° aproximadamente con una inclinación al occidente. Su trazo se localiza aproximadamente 17 Km al este del portal de Salida del Túnel del Alto del Pozo. 4.4.5

Falla Las Minas

Se presentan al NNW del área con una extensión de unos 30 Km y una dirección NS hasta salir por el N. Afecta en su mayor parte las rocas del complejo Intrusivo-extrusivo. Hacia el S, las pone en contacto con sedimentos devónicos y estos a su vez con rocas de la Formación Silgará. Falla de tipo normal. 4.4.6

Falla San Calixto

Se presenta con una extensión de unos 25 Km y una dirección NNW. Se desprende de la Falla de Hacarí con la que se une después de pasar por el Municipio de San Calixto y se continúa hasta ser truncada por una falla más grande de dirección NE. Pone en contacto rocas del complejo Intrusivo-Extrusivo con rocas metamórficas de la Formación Silgará y rocas del Cretáceo con rocas Pre-Devónicas del Silgará. Falla de tipo normal.

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4.4.7

Falla del Tarra

Se localiza al noroeste dela ciudad de Cucuta y la Falla Las Mercedes, es considerada una falla inversa, con inclinación al W, se extiende unos 40 Km desde la Falla de San Calixto, con una dirección aproximadamente NNE y en forma paralela pero alejada al cauce del Río Tarra, hasta el Río Catatumbo donde termina contra otra falla. Esta falla pone en contacto las rocas del complejo ígneo-metamórfico con las de las formaciones cretácicas y a éstas entre sí. Sus expresiones morfológicas son muy fuertes a lo largo de la base de los cerros al frente del occidental del valle del Tarra. De acuerdo a la fuerte señal topográfica de los escarpes, se sugiere que tan activa como otras fallas del cuaternario en la región. 4.4.8

Falla de Paramillo

Falla de aproximadamente 32 Km de longitud identificada por el Servicio Geológico Nacional, con una menor longitud con dirección N20°E, pero que por fotointerpretación de rasgos geomorfológicos se extiende hacia el Cerro El Brujo y la zona de influencia del Túnel en estudio con dirección N80°E. Esta estructura es la responsable de la responsable de la preservación de rocas cretácicas en el Llano de Paramillo, de carácter normal con su bloque oriental hundido que hacia el noreste atraviesa granodioritas del Batolito de Ocaña y continua luego afectando rocas del Silgará en la zona del proyectado túnel para ser interceptada en su parte final por la falla de Haca o Hacarí. Esta falla es la de mayor relevancia para el Túnel en diseño, particularmente en el sector del portal de entrada donde lo intercepta en forma subparalela. 4.5

SISMICIDAD

Dada la tectónica de la zona de estudio, ésta se puede caracterizar como de amenaza alta, según NCR10, teniendo valores de aceleración Aa (g) en un rango de 0.25 a 0.35 según Mapa Zonas de Amenaza Sísmica y Mapa de Valores de Aa (g). En la Figura 4.2 y la Figura 4.3 se observa la localización del área en estudio sobre el Mapa de Zonificación Sísmica y sobre el Mapa de Aa. Figura 4-2. Mapa de Zona de Amenaza Sísmica. Recuadro negro localización área de estudio.

Fuente: NCR-10

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

Figura 4-3. Mapa de Valores de Aa. Recuadro rojo localización área de estudio.

REGIÓN

Aa

1

0.05

2

0.10

3

0.15

4

0.20

5

0.25

6

0.30

7

0.35

8

0.40

9

0.45

10

0.50

Fuente: NCR-10

A nivel regional hay dos fuentes sismo génicas que influyen en la zona de influencia, la cuales pertenecen a la Falla de Bucaramanga-Santa Marta y al Sistema de Fallas Frontales de la Cordillera Oriental. El sector NE de Colombia también reviste un gran interés por ser una zona de límite de placas con la conformación de la micro placa Maracaibo limitada por las fallas mayores activas de Oca al norte en sentido EW, Bucaramanga – Santa Marta, al occidente en sentido NW-SE y Boconó al oriente en sentido NE-SW. A partir de los resultados tomográficos de Londoño J.M., (2010) se propone un modelo donde la placa Caribe parece presentar un plano de subducción arqueado en forma de herradura. En la parte oeste estaría ubicado el Nido de Bucaramanga, el cual se propone como producto de la subducción de la Placa Caribe bajo la placa de Suramérica. En el modelo se sugiere que la Falla Boconó es un rasgo estructural sobresaliente en la región, ya que como sostiene Osorio et al (2008), esta falla crea una presión sobre el Macizo de Santander y deforma

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

las rocas, generando acortamiento en el lado oriental del macizo (zona de alta velocidad de la onda P) y extensión en el lado occidental (zona de baja velocidad de la onda P). La zona de alta velocidad Vp asociada a la actividad en el sector oriental de esta falla, es relativamente amplia, lo que sugiere una perturbación de la corteza en dicho sector. Otro rasgo importante es la interacción de las Fallas Chitagá y Boconó. Al parecer el sector donde se cruzan dichas fallas origina una zona de acumulación de esfuerzos. Este sector es de mucha importancia para la región, dado que allí se generó el sismo de Arboledas en 1950 que destruyo a esta población y afectó fuertemente a Cúcuta. Por esta razón, es importante considerar esta interacción de fallas en los planes de ordenamiento urbano y trabajos de amenaza sísmica. Adicionalmente, con el calculó de la porosidad para la parte superficial (2km) a partir de las velocidades obtenidas para ondas P y S (Figura 4-8), se pudo ver que la zona al W de Cúcuta es una zona de alta porosidad en los primeros 2 km de profundidad, que podría estar relacionada con las Falla Chitagá, lo que sugiere que esta zona es de especial interés para evaluar la amenaza sísmica. Antecedentes y estudios geológicos muestran de manera clara que Norte de Santander guarda en su historia sucesos sísmicos como los acontecidos en 1644, 1796, 1875, 1950 y 1952 muchos de los cuales quedaron registrados en la Red sismológica Nacional de Colombia encargada del monitorio este tipo de actividad sísmica. Figura 4.4 Figura 4-4. Localización de epicentros registrados por la Red Sismológica Nacional de Colombia.

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

4.5.1

Sistemas Estructurales

Se describen a continuación las fallas regionales y su posible relación como fuente de amenaza sísmica para el área en estudio, pues al ser consideradas como fallas activas que modifican o han modificado rasgos geomorfológicos recientemente (Cuaternario), podrían tener impacto en la construcción de vías y túneles si llegasen a presentar fuertes movimientos o desplazamientos (Figura 4.4): 4.5.1.1

Sistemas Falla Bucaramanga - Santa Marta

Forma parte de los principales rasgos estructurales del Noroeste de Colombia y la principal fuente de amenaza símica para el corredor vial objeto de estudio, distanciándose su trazo principal entre 56 Km aproximados con respecto del proyecto. El sistema de fallas está relacionado con el levantamiento de la Cordillera Oriental, originándose su movimiento durante el Terciario Tardío al Mioceno y continua su actividad durante el Cuaternario, cuanod se registra la edad de su último movimiento. La principal actividad cuaternaria de esta falla es Pre-holocena. Tiene una taza de desplazamiento moderada, que calculada con base en la geometría resultante de rasgos morfoneotéctónicos no supera los 0.2mm/año. Este sistema de fallas se reconoce por desarrollar rasgos topográficos lineales. El abanico de Bucaramanga, muestra evidencias de desplazamientos sinestrales que se incrementan gradualmente hacia el sur. El grado de disección de la superficie del abanico tiene en promedio un desplazamiento vertical de 20m. Otros rasgos de este sistema de fallas, son facetas triangulares, escarpes de falla, corrientes desplazadas y fuertes saltos en pendientes. Son menos comunes desplazamientos de superficies de erosión cenozoicas, como en el Páramo de Berlín. 4.5.1.2

Sistema de Fallas Servitá – Chitagá – Pamplona

Es el conjunto de varias fallas ubicadas en los alrededores del corredor vial en estudio, de carácter inverso y escalonado que pasan por el flanco oriental de la Cordillera del mismo nombre con dirección NNE. A este sistema pertenecen las fallas de Pamplona, Chitagá, Brahmon y Las Mercedes cuyos trazos principales se encuentran a distancias de 2 a 15 Km del corredor vial, siendo las más cercanas la Falla de Pamplona, y la Falla Chitagá. Se destaca la Falla de Chitagá, como la más larga del flanco oriental del Macizo de Santander con un desplazamiento vertical mínimo de 2300 m, determinándose rasgos de actividad reciente, a partir de las cuales han estimado que la falla tiene una actividad de baja a moderada. 4.5.1.3

Falla de Boconó

En Venezuela, el límite entre las Placas del Caribe y Suramérica está definido por la alta sismicidad que ocurre entre Caracas y San Cristóbal, siguiendo el trazo de la Falla de Boconó. En Colombia su rumbo es N35W, está situada a 12 Km al sur de Cúcuta y alrededor de 40 Km de la zona en estudio; la falla cabalga calizas y areniscas del Cretáceo sobre areniscas y calizas del Mioceno – Plioceno. El carácter de la Falla de Boconó es inversa con componente de rumbo y un desplazamiento de tipo dextro lateral, con tazas de desplazamiento de 8 a 10 mm/año. Se destacan los sismos ocurridos en

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

febrero 4 de 2014 de magnitud 5 a 5.3 y profundidades de 8 a 10 Km posiblemente asociados a este sistema de fallas regionales. En la Figura 4.5 se observa las Principales Sistemas de Fallamiento de Colombia, además se ve la localización del área en estudio de color azul turquesa, en el Departamento de Norte de Santander. Figura 4-5. Principales Sistemas de Fallas y la localización del área de estudio en el Departamento de Norte de Santander.

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

4.6

HIDROGEOLOGÍA REGIONAL

En este numeral se describe el marco hidrogeológico regional del área de estudio, teniendo como base la información geológica del área del proyecto, presentada en los numerales anteriores y la información secundaria disponible a nivel regional y nacional. El territorio nacional ha sido dividido en provincias hidrogeológicas tomando como referencia el mapa geológico base de Colombia. Estas unidades tectono-estratigráficas corresponden a eventos geológicos únicos cuyos límites físicos están marcados por megafracturas de orden regional ampliamente documentadas en los estudios geológicos del país. Las unidades geológicas delimitadas se han convertido en provincias hidrogeológicas de acuerdo con las posibilidades de las rocas de almacenar y permitir el paso del agua (porosidad y permeabilidad) complementando la información geológica con el Atlas hidrogeológico de Colombia (ibíd.).3 Con base en la división en provincias y utilizando cartografía geológica e información más detallada, fueron delimitados los sistemas acuíferos de Colombia. La codificación se asocia al tipo de provincia, de tal manera que un SAM4.1 corresponde a un Sistema Acuífero Montano (SAM) de la Provincia Hidrogeológica Montana PM4. El último dígito es un consecutivo. De esta manera se cuenta con una propuesta de clasificación y codificación de sistemas acuíferos ligadas a provincias hidrogeológicas que no cambiarán de denominación y cuyos límites son aceptados por la comunidad geológica por tratarse de megafracturas de fácil reconocimiento en imágenes y cartografía. La afinación de límites de los sistemas acuíferos, la integración de acuíferos a un sistema acuífero o su desagregación corresponde a ejercicios que tendrán que desarrollarse en el futuro como parte del conocimiento hidrogeológico del país. Una vez realizada la división en provincias hidrogeológicas a partir de los criterios técnicos ya mencionados, se observa que estas unidades hidrogeológicas pueden agruparse y codificarse en tres grupos de acuerdo con suposición geográfica. La letra P corresponde a la provincia y las letras C, M y P corresponden a las provincias hidrogeológicas costeras, montanas e intramontanas y pericrátonicas, respectivamente. A este nivel, la zona de estudio se encuentra ubicada en la Provincia hidrogeológica Intramontana del Catatumbo (PM5). Figura 4.6. Esta provincia junto a la del Valle Medio del Magdalena se localizan en los flancos oriental y occidental de la cordillera Oriental infrayacidos por el basamento cristalino de la cordillera o Macizo de Santander. A un nivel más detallado se han identificado 44 sistemas acuíferos en el territorio nacional, los cuales han sido clasificados y codificados de acuerdo con la provincia hidrogeológica donde se encuentran; de estos seis sistemas acuíferos montanos e intramontanos se localizan en la cordillera Oriental, que corresponden a acuíferos clásticos desarrollados en rocas sedimentarias con buenas posibilidades en las secuencias cretácicas, Paleógeno-Neógeno y sedimentos recientes del cuaternario (INGEOMINAS, 1988a), para la Provincia del Catatumbo solo se registra el Sistema Acuífero Cúcuta – Villa del Rosario (SAM5-1). Figura 4.7

3

Zonificación y Codificación de Unidades Hidrográficas e Hidrogeológicas de Colombia, IDEAM, 2013.

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Figura 4-6. Provincias Hidrogeológicas Montanas e Intramontanas de Colombia

Fuente: Zonificación y Codificación de Unidades Hidrográficas e Hidrogeológicas de Colombia, IDEAM, 2013 Figura 4-7. Localización de la Zona de estudio (Circulo amarillo) dentro del Acuífugo del Macizo de

Santander

Fuente: Zonificación y Codificación de Unidades Hidrográficas e Hidrogeológicas de Colombia, IDEAM, 2013

Dentro de las investigaciones encaminadas a mejorar y detallar el conocimiento hidrogeológico el Servicio Geológico Colombiano (SGC) ha elaborado mapas de diferenciación de rocas sedimentarias y depósitos recientes con fines hidrogeológicos. Figura 4.8. La secuencia PEM correspondiente a la zona de estudio se clasifica como rocas metamórficas paleozoicas y precámbricas con o sin aporte volcánico, lo cual concuerda con la cartografía geológica local y regional al identificarse a la formación Silgará como el sustrato rocoso del túnel en estudio,

CORREDOR 4: OCANA –CUCUTA

correspondiente a filitas, filitas esquistosas y localmente metareniscas, rocas con muy baja a nula permeabilidad primaria, clasificadas acertadamente como Acuifugos (rocas impermeables que no permiten el flujo de agua subterránea). Figura 4-8. Mapa de diferenciación de rocas sedimentarias y depósitos recientes con fines

hidrogeológicos. En círculo amarillo zona de estudio.

Caracteristicas Litológicas Qc

Materiales cuaternarios de ambiente continental, arenas, gravas y limos

K1

Rocas sedimentarias de ambientes marinos, depositadas en diversas epocas del Cretácico.

Tc1

Rocas sedimentarias de ambientes continental, depositadas en diversas epocas del terciario.

PEM

Rocas metamórficas paleozoicas, precámbricas con o sin aporte volcánico

Fuente: Regiones Hidrogeológicas de Colombia, IGAC, 2002.

4.7

Condiciones GEOMECÁNICAS

Aprovechando la información secundaria obtenida en etapas de exploración de otros proyectos viales en el departamento de Santander, que involucran ensayos de laboratorio para identificar la resistencia mecánica de diferentes tipos de roca, se realizó la compilación de aquellos datos que por pertenecer a rocas de las mismas formaciones que se encontraran en el Túnel Alto del Pozo, o formaciones muy similares, pueden ser útiles para inferir en primera instancia las condiciones y resistencia de macizo rocoso para el túnel. A continuación se presenta el resumen de los datos de resistencia a la compresión simples y esfuerzos tangentes obtenidos de esos ensayos, haciendo énfasis en las formaciones en las cuales se tomaron y sus equivalentes en este proyecto. Tabla 4-1.

Tabla 4.1. Información Geomecánica básica de referencia.

Túnel Alto del Pozo Abscisado Túnel

PE

PS

Formaciones Longitud

Formación

Formación de referencia

Ensayos de laboratorio de referencia Compresión Esfuerzo tangente (ET 50 γ Proyecto %) (Mpa) (Ton/m3) simple σ (Mpa) Med

Alto del K5+100 K9+695 Pozo

4595

Formación Silgara: Esquistos cuarzo Formación Silgara: Esquistos cloriticos, de color gris cuarzo cloriticos, de color gris verdoso, filita, anfibolita verdoso, filita, anfibolita Pds Pds verde gris, con foliacion verde gris, con foliacion delgada a media, delgada a media, intercalados intercalados con niveles con niveles de marmol. de marmol. Gneis de Bugaramanga: Gneis gris verdoso con Gneis de Bugaramanga: Gneis alternancia de bandas gris verdoso con alternancia anfibolicas y de bandas anfibolicas y cuarzofeldespaticas, gneis cuarzofeldespaticas, gneis homblendico, esquisto y homblendico, esquisto y Peb ortogneis; incluye Peb ortogneis; incluye pequeño pequeño sectores de sectores de marmol y zonas marmol y zonas migmativas y rocas migmativas y rocas cataclasticas cerca a los cataclasticas cerca a los planos de las fallas planos de las fallas principales. principales.

Min Med Max

Min

Med

Informe de refrencia

Max INFORME

2.77

7

79

151 927.17

20552

40176

Túnel GEOMECANICO Viviana 2 TUNEL VIVIANA 2 V.2

INFORME

2.77

36

92

147

6484

34806

Tuneles de GEOMECANICO 63128 TUNEL Zaragoza ZARAGOZA

ESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA INFORME

5. SECTORIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL TÚNEL ALTO DEL POZO 5.1

GEOLOGÍA LOCAL

Las condiciones geológicas locales se describen en función de los reconocimientos geológicos realizados en afloramientos rocosos cercanos al alineamiento del túnel objeto de estudio. 5.1.1

Análisis de Exploraciones

La exploración del subsuelo en este tramo se enfocó al conocimiento del sustrato rocoso mediante líneas de refracción sísmica sobre el alineamiento del túnel, en particular sobre el sitio de portales, las imágenes obtenidas fueron superpuestas sobre los perfiles de diseño del túnel con el objetivo de tener valores de referencia para la elaboración de los perfiles de meteorización, Figura 5.1. En la Tabla 5.1 de acuerdo a la clasificación de subsuelo (NSR-10), se presentan las velocidades de la onda S y la descripción del tipo de suelo que se encontraría sobre el Túnel y que generan las rocas metamórficas de la Formación Silgará. Se interpretan los sectores en donde el espesor de la roca meteorizada mayor, con predominio de esquistos y filitas, mientras los sectores en donde el perfil de meteorización es delgado, deben predominar las cuarcitas y metareniscas, por supuesto teniendo en cuenta que la roca presenta una foliación y su inclinación puede variar de 40 a 70 grados. La perforación realizada evidencio que el suelo presenta un espesor de 12 m compuesto por conglomerados de gravas en matriz areno limosa seguidos por 8 m de filitas que se presenta bastante fracturadas lo que genera mala recuperación y por lo tanto adquirir un RQD. No menos importante es mencionar que debido al alcance de la sísmica de refracción adquirida, es imposible verificar hasta qué punto las granodioritas jurásicas presentes en el sector y que están instruyendo las rocas de la Formación Silgará, pueden interceptar o no el nivel de la rasante del túnel planeado. En dado caso, la sectorización y comportamiento geotécnico del túnel variará. Figura 5-1. Superposición Tomografías Sísmicas Ondas P

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Tabla 5.1. Tipos de suelo de acuerdo al análisis de refracción sísmica COORDENADAS MAGNA SIRGAS BOGOTA INICIO

LÍNEA ESTE

FIN NORTE

ESTE

NORTE

LRS 1 1115527.41 1385140.25 1115786.76 1385201.75 PR 0+055.3

LRS 2 1116201.54 1385308.35 1116274.78 1385336.19 PR 66+742

LRS 3 1119353.28 1385952.65 1118305.44 1385749.55 PR 68+975

TIPO DE VELOCIDAD VELOCIDAD ESPESOR PERFIL (Según CAPA Ó DE ONDA P DE ONDA S MÁXIMO Tabla A.2.4-1 INTERFASE Vp (m/s) Vs (m/s) (m) de la NSR2010)

1

540

360

18

C

2

1080

710

33

C

3

1850

1290

28

B

1

1630

800

30

B

2

2348

1600

84

A

3

2450

1680

56

A

1

440

320

21

D

2

2120

1120

42

B

3

3050

1680

140

A

DESCRIPCIÓN (Según Tabla A.2.4-1 de la NSR-2010)

Perfiles de suelos muy densos o rocas blandas Perfiles de suelos muy densos o rocas blandas Perfil de roca de rigidez media Perfil de roca de rigidez media Perfil de roca competente Perfil de roca competente Perfiles de suelos rígidos que cumpla el criterio de onda cortante Perfil de roca de rigidez media Perfil de roca competente

5.1.2 Estratigrafía Túnel Alto del Pozo La estratigrafía correspondiente al Túnel Alto del Pozo (K5+100 – K9+695) la conforman en su totalidad, rocas de la Formación Silgará, las cuales están en contacto intrusivo en cercanías con el portal de entrada con granodioritas del Batolito de Ocaña, superficialmente se pueden presentar depósitos coluviales sobre el alineamiento del túnel y portales junto a depósitos aluviales menores en corrientes aledañas. 5.1.2.1

Formación Silgará (pDs)

Esta formación del Pre-Devónico es cortada por el túnel desde el portal de entrada (K5+100) a lo largo de los 4.6 m de longitud hasta el K9+695 del túnel, observando una morfología escarpada a muy escarpada tanto a nivel transversal como longitudinal. Figura 5.2. En la Formación Silgará predominan (80% aprox.) filitas de coloración gris a gris verdoso con coloración rojizas por oxidación, estas presentan foliaciones bastante claras, donde en sus alrededores se encuentran cubiertas por depósitos coluviales, con espesores por lo general menores a 2 m. Fotografías 4 y 5. En menor proporción se presentan metareniscas y esquistos grafitosos infiriéndose en forma aproximada una proporción de 15 y 5% respectivamente en los afloramientos observados alrededor del cuerpo del túnel.

40

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Figura 5-2. Vista aérea del área aledaña al Túnel Alto del Pozo (K5+100 – K9+695) observándose morfología escarpada a muy escarpada en alineamiento y portales del túnel.

Portal de Salida Túnel Portal de Entrada Túnel

Fuente: Google Earth, 2015

41

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Fotografía 4 y Fotografía 5. Formación Silgará, se observan rocas filitas de color gris verdoso a gris claro moderada a altamente fracturadas. Representan según apreciación visual el 80% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel.

Fotografía 6. Formación Silgará, niveles de metareniscas altamente fracturadas de mayor dureza a las filitas. Representan según apreciación visual el 5% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel.

Fotografía 7. Formación Silgará, niveles de esquistos grafitosos altamente replegados de menor dureza a las filitas. Representan según apreciación visual el 5% de la litología de la formación sobre el proyectado túnel.

42

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Esta formación se observa en contacto con depósitos aluviales, en áreas aledañas al portal de entrada, donde estos depósitos presentan espesores menores a 2 m y se distinguen fragmentos redondeados, dentro de una matriz arenosa. Fotografía 8.

Fotografía 8. Contacto entre filitas de la Formación Silgara y depósitos coluvio_aluviales presentes en zona cercana al portal de entrada.

Fuente: CEV, 2015

5.1.2.2

Batolito de Ocaña - Granodiorita

Esta formación Jurásica esta intruyendo a la Formación Silgará y aflora en cercanías al portal de entrada, aunque no aflora en el corredor del diseño, estas granodioritas podrían estar presentes en la rasante del túnel. El contacto entre estas dos formaciones no se distingue claramente ya que la granodiorita genera suelos arenosos y depósitos coluviales por lo que lo cubre de manera superficial, sin embargo se entiende como un contacto intrusivo que solo morfológicamente es posible identificarlo en superficie, Figura 5.3. Estas rocas se observaban altamente oxidadas y meteorizadas, en los alrededores del portal de entrada, se encontraban principalmente como suelos residuales arenosos de color rojizo, con granos de cuarzo gruesos y contenido de mica moscovita. Fotografía 9.

43

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Fotografía 9. Suelos residuales de granodioritas del Batolito de Ocaña

Fuente: CEV, 2015

5.1.2.3

Depósitos Cuaternarios (Q)

En los sectores de pie de ladera cercanos al portal de salida del túnel, se diferenciaron zonas de depósitos coluviales matriz soportados, los cuales presentan espesores de entre 2 y 3 m, más hacia el oriente se observa un depósito coluvial de mayor espesor (5 a 10 m) y extensión que afecta el corredor vial y se presenta localmente saturado. Fotografía 10.

Fotografía 10. Depósitos coluviales matriz soportados sobre laderas al oriente del portal de salida del túnel.

Fuente: CEV, 2015

44

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Figura 5-3. Mapa y perfil geológico para el túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+695, se distingue la Formación Silgará en la totalidad del sustrato rocoso del túnel.

pDs

Formación Silgará (filitas 70% , metareniscas 5% y esquistos grafitosos 5%)

Qc

Depósitos coluviales

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5.1.3 Condiciones Estructurales Túnel Alto del Pozo Para el análisis estructural se tuvieron en cuenta las diferentes discontinuidades estructurales presentes en el área estudiada, se tomaron diferentes datos de rumbo y buzamiento de la foliación y de los grupos de diaclasas los cuales se pudieron agrupar de acuerdo a dos orientaciones preferenciales, para ser extrapolados con el buzamiento aparente en la dirección del túnel. Tabla 5.2. Tabla 5.2. Datos estructurales de foliación y diaclasas Túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+695 Rumbo Abscisa Túnel cercana

N35E

Foliación

ɣ

Buzamiento Aparente

K5+050

N80W/41NE

33

25,34

N10W/80NE

N62E/50SE

K5+075

N76W/30NE

36

18.75

N16W/78NE

N64E/58SE

K1+115

N15E/35SE

30

19.30

N20W/77NE

N55E/60SE

K5+590

N55W/45NE

63,18

N61W/40NE

28,83

N70W/82NE N72W/87NE

N54E/50SE

K7+395

47 41

K7+480

N52W/47NE

30

22.76

N80W/81NE

DIACLASA 1 NW

DIACLASA 2 NE

N68E/41SE N61E/34SE N50E/50NW

K7+560

N45W/56NE

82

54,74

N70W/84NE

K7+590

N40W/59NE

61

55,51

N79W/73NE

N47E/47SE

K7+650

N70W/50NE

77

49,27

N87W/85NE

N50E/58SE

K7+700

N74W/62NE

28

41,44

N80W/88NE

N42E/63SE

K7+770

N68W/74NE

34

62,85

N74W/80NE

N61E/55SE

K7+805

N78W/10NE

52

7,91

N70W/72NE

N64E/52SE

K7+880

N71W/64NE

31

46,56

N62W/75NE

N60E/47SE

K7+920

N65W/69NE

37

57,47

N45W/84NE

N70E/50SE

K7+990

N70W/81NE

17

58,91

N58W/72NE

N64E/45SE

K8+090

N68W/74NE

33

62,23

N60E/72NW

K8+170

N69W/70NE

37

58,83

N55E/70NW

K8+240

N78W/79NE

71

79,44

K8+260

N62E/40NW

30

22,76

K8+350

N85W/68NE

17

35,89

N80E/5SE

N15E/75SE

K8+750

N85W/80NE

17

58,91

N5E/50NW

N25E/5NW

K8+860

N75W/83NE

61

82,01

N10E/55NW

N20E/8NW

K8+870

N77W/27NE

24

11,71

K9+720

N50W/10NE

52

7,91

N68W/54NE

EW/80N

N52E/58SE N32E/61SE N45E/60SE

N7E/79NW N5W/80SW N75E/85NW

Fuente: CEV, 2015

De acuerdo con los datos relacionados en la tabla anterior, se observa una tendencia de la foliación con rumbo N50-80°W y buzamientos entre 40 y 70° hacia el NE. En general este tipo de discontinuidad presenta superficies rugosas, normalmente con rellenos arenosos, es constante la presencia de micas en los planos de foliación; el espaciamiento es menor a 1m.

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Las superficies de los sistemas de diaclasas son en general rugosas, en sectores de filitas o en sectores esquistosos material tamaño arena poco consolidado se encuentra rellenando los espacios de las diaclasas, en general el espaciamiento de las diaclasas es menor a 3 m y la humedad, teniendo en cuenta que el dato es superficial es baja. Con base en la geología regional de referencia de las planchas 86 “Abrego”, la fotointerpretación realizada y lo observado en campo, se generó el mapa geológico en planta y perfil para el área de influencia del Túnel Alto del Pozo, concluyéndose que está compuesto en su sustrato rocoso por la Formación Silgará, principalmente por rocas filitas mayoritariamente y algunas metareniscas, fracturadas (6 a 20 cm) a muy fracturadas (2 a 6 cm) y las filitas se observan moderadamente fracturada (20 a 60 cm). Localmente, existen zonas de falla y de cizalla en donde la roca se observa triturada (0,6 a 2 cm) lo que de acuerdo a la clasificación visual del GSI le daría un valor 25 a 35 a las rocas en esos afloramientos. Lo que describe un macizo rocoso muy fracturado y quebrado conformado por un conjunto pobremente trabado de bloques y trozos de roca angulosos y también redondeados. Aunque tanto la filitas como los esquistos y las metareniscas observadas presentan evidencias de tectonismo, con varios sistemas de diaclasas y fracturas, la meteorización se observa con mayor grado en las rocas esquistosas, en donde varios estados de oxidación caracterizan diferentes avances del proceso de lixiviación de las rocas. La me areniscas y las filitas, presentan patinas o niveles de oxidación superficial. En cambio, el grado de meteorización de las granodioitas del Batolito de Ocaña, permiten suponer que estas rocas presenten condiciones geomecánicas muy pobres el sector del Portal Entrada. 5.2

HIDROGEOLOGÍA TÚNEL ALTO DEL POZO

Se presenta a continuación el análisis de la información en función de las características hidrogeológicas del área de estudio correspondiente al Túnel Alto del Pozo. A nivel local, el modelo geológico obtenido ratifica el análisis hidrogeológico regional expuesto en el capítulo anterior, en la medida que sobre el túnel predominan rocas metamórficas de nula a muy baja permeabilidad que infrayacen rocas ígneas cristalinas. En primer término el análisis del drenaje, permite identificar un patrón de drenaje subdentrítico típico de unidades metamórficas foliadas a subparalelo por influencia tectónica de la Falla de Paramillo y fallas transversales a esta y de carácter denso generado por la impermeabilidad de los suelos y rocas infrayacentes. Figura 5.5. Se destaca también que se transcurre en la parte inicial del túnel desde el portal de entrada hasta el K6+800 subparalelo por debajo del cauce de la Quebrada La Hondura – Urama y sobre la zona de influencia de la Falla de paramillo entre 10 y 490 por debajo del terreno natural; sin embargo se infiere valores altos de permeabilidad secundaria solo en la zona de influencia del portal de entrada (K5+100 al K5+300) y en zonas de influencia de fallas particularmente alrededor de las abscisas K5+550, K5+900 y K6+650 donde se infiere roca cizallada a altamente fracturada. Esta misma situación se puede presentar sobre la intersección con estructuras falladas alrededor del K8+850, sobre una falla que controla un drenaje afluente de la Quebrada Viruchales y en los 200 m finales (K9+500 a K9+695) alrededor del portal de salida donde se presenta una falla local subparalela al alineamiento del túnel y que controla un drenaje secundario.

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De otra parte a nivel litológico y según lo expuesto en el modelo geológico, la totalidad del sustrato rocoso corresponde a rocas metamórficas con predominio de filitas y algunas capas de metareniscas; la anterior condición hace que el potencial hidrogeológico del alineamiento del túnel en su parte central (cuerpo del túnel), sean bajas y solo los sectores de metareniscas puedan presentar un mayor grado de permeabilidad primaria. A nivel estructural el túnel corta subparalelamente la foliación de las filitas los cuales presentan buzamientos entre 50 y 25° hacia el NE, condición favorable desde el punto de vista hidrogeológico para los sectores de metareniscas que se lleguen a interceptar. Figura 5.4. Geomorfológicamente se presentan laderas largas muy escarpadas a lo largo de todo túnel bajo un ambiente morfogenético mixto denudativo - estructural con un alto grado de disección y una baja tasa de infiltración de las aguas de escorrentía. Las mayores tasas de infiltración se pueden dar sobre los drenajes naturales asociados a zonas de falla o de diaclasamiento; sin embargo serán representativos sobre los sectores superficiales de roca meteorizada por lo general menor a los 50 m en profundidad. Otro aspecto a considerar son las zonas en donde se presentan depósitos cuaternarios y que se localizan en los valles de las quebradas que intersectan las rocas de la Formación Silgará. Debido a que estos cuerpos pueden almacenar importantes cantidades de agua que facilitan los procesos de infiltración el estar ubicados en zonas de falla o fracturamiento importante de la roca.

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ESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA INFORME Figura 5-4. Mapa y perfil hidrogeológico para el túnel Alto del Pozo K5+100 – K9+690.

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

Rocas Sello (Acuitardos y Acuifugos)

Formación Silgará (K5+100 al K9+690 – 100%) De acuerdo con la descripción litológica presentada predominan las filitas e intercalaciones menores de metareniscas y esquistos grafitosos, por lo que se consideran a nivel hidrogeológico la totalidad del macizo rocoso a intervenir como un acuitardo. 

Rocas reservorio (Acuíferos)

No se considera la presencia de acuíferos dentro del proyectado túnel del Alto del Pozo, dada la presencia de sin permeabilidad primaria. Solo y de manera local los sectores con permeabilidad secundaria asociados a estructuras falladas y zonas de cizalla la permeabilidad pueden ser representativas y presentar problemas por infiltración de aguas. Figura 5-5. Patrones de drenaje y estructurales Túnel Alto del Pozo.

Túnel Alto del Pozo

5.3

Drenaje

Falla Regional

Falla Local

SECTORIZACIÓN Y CONDICIONES GEOLÓGICAS ANTICIPADAS 5.3.1

Sectorización del Túnel

Con base en la información geológica y geotécnica recopilada como parte de este estudio y los resultados de los análisis realizados, se prevén dos (2) tipos de terrenos a lo largo del túnel y un tipo

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especial para portales, condición que se atribuye a la heterogenidad litológica, dureza, grado de fracturamiento y meteorización de las rocas que se esperan a nivel del túnel y los portales. Se anticipa que el túnel sea excavado en su mayor parte, en horizontes de meteorización IIB y III. (Rocas parcialmente meteorizadas y frescas). Por la calidad de los suelos y la roca observadas cerca a los portales se prevé que el túnel sea excavado en Terrenos Tipo III y IV mientras los sectores de portales han sido clasificados como Terreno Tipo V o suelo. 5.3.1.1 Condiciones Geológicas Anticipadas en el Túnel En la zona de estudio se proyecta atravesar mediante un túnel de 4.6 km laderas de pendientes escarpadas (50 al 75%) a muy escarpadas (>75%) aferentes a las quebradas La Hondura- Urama y Viruchales, alcanzando cortes de 10 a 12 m de altura en los portales, mientras que el cuerpo del túnel alcanzara una cobertura vertical máxima cercana a 625 m. Litológicamente se intervienen mayoritariamente filitas de la Formación Silgará con intercalaciones menores de metareniscas y esquistos grafitosos de la misma formación que no superan el 10% de la formación. Con estas caracterisiticas y las mencionadas anteriormente, las filitas presentan un GSI inferior a 45, mientras para los esquistos el GSI es 35. A nivel estructural el corredor vial proyectado corta casi perpendicularmente el rumbo de la foliación; y de acuerdo a la evidencia de fallas y el intrusivo cercano, se deben presentar sectores de pliegues y replegamientos al interior del túnel, con presencia de cuñas y quizás las granodioritas alcancen niveles superiores y por lo tanto intersecten la rasante. 

Portal de Entrada del Túnel – K5+100 a K5+170

El portal de entrada se localiza sobre una ladera erosional de pendiente fuertemente inclinada en la margen izquierda de la Quebrada La Urama - Hondura, presenta una geomorfología y un relieve alomado - colinado, con un dominio morfogenético estructural - denudacional. Figura 5.6. En la Formación Silgará se distingue hacia el portal de entrada, suelos residuales y rocas metamórficas de tipo filitas bastante meteorizadas y fracturadas, hacia la parte superior del portal de entrada encontramos depósitos coluviales superficiales los cuales están generando pequeñas coronas en el talud y cubren de manera superficial la Formación Silgará. Fotografía 14. La foliación de la Formación Silgará en el sector del portal de entrada presenta un rumbo de N80 – 75W y buzamientos de 30° a 40° en dirección NE, subparalelos a la dirección del túnel y transversal a la ladera que conforma el portal, sin que llegue a constituir un factor pasivo de inestabilidad. La litología característica en este portal se encuentra conformada por suelos residuales limoarcillosos y niveles de filitas altamente meteorizadas (oxidadas) de color gris a verde grisáceo. De acuerdo a las características del macizo rocoso observadas en campo se infiere que presenta un horizonte de meteorización de suelo residual IC y IIA (Roca altamente meteorizada), donde los niveles de suelo residual se infieren espesores menores a 10 m. De la misma forma bajo la anterior condición este sector ha sido clasificado como terreno tipo VI y variando gradualmente a roca IIA y IIB hasta el K5+270 (145 m), donde se infiere ya la presencia de roca sin meteorizacion y poca meteorización

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Fotografía 11. Sector del Portal de Entrada Túnel Alto del Pozo en el K5+100. Presencia de suelos residuales limoarcillosos y roca altamente meteorizada.

Fuente: CEV, 2015

pDs-IC

Formación Silgará, Suelos residuales con estructuras y discontinuidades heredadas de la roca.

pDs-IIA:

Formación Silgará, Roca alta a moderadamente meteorizada, filitas verdes grisáceas con tonalidades rojizas.

pDs-IIB: pDs- III:

Formación Silgará, roca débilmente meteorizada Formación Silgará, roca sin meteorización y poca meteorización

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Figura 5-6. Perfil Estratigráfico y de Meteorización Inferido Portal de Entrada Túnel Alto del Pozo



Cuerpo del Túnel K5+170 a K9+675

El cuerpo del Túnel se ubicaría en las rocas de las Formación Silgará, compuesta por filitas de tonalidades grises a gris verdosas principalmente, aunque en algunas zonas se distinguen metareniscas y esquistos grafitosos. A nivel general en este sector se proyecta sobre roca fresca; sin embargo localmente puede presentarse cizallada al atravesar zonas de fallas locales hacia el K5+550, K5+900, K6+650 y K8+850; donde adicionalmente pueden presentarse flujos importantes de agua. Figura 5.7. Como se mencionó, granodioritas pueden alcanzar el nivel de la rasante y encontrarse en el túnel, de ser así, el comportamiento geotécnico se estas rocas por estar frescas se prevé bueno.

pDs-IC

Formación Silgará, Suelos residuales con estructuras originales de la roca.

pDs-IIA:

Formación Silgará, Roca alta a moderadamente meteorizada, filitas verdes grisáceas con tonalidades rojizas.

pDs-IIB: pDs- III:

Formación Silgará, roca débilmente meteorizada Formación Silgará, roca sin meteorización y poca meteorización Figura 5-7. Perfil Estratigráfico y de Meteorización cuerpo del túnel

La formación Silgará tiende a presentar un rumbo uniforme de la foliación N50-80°W buzando entre 40 y 70° hacia el NE en la mayor parte del cuerpo del túnel, el corte proyectado en el diseño del túnel sigue cortando de forma perpendicular la foliación de las rocas. 

Portal de salida del Túnel Alto del Pozo K9+675 a K9+695

El portal de salida del túnel se ubica en la abscisa K9+675, litológicamente se presentan filitas de la Formación Silgará (Roca tipo IIA), con escaso a moderado desarrollo de suelos residuales (