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• John Athony Romero

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1.

DATOS BÁSICOS

En este capitulo se presentan los datos básicos que el CONCESIONARIO ha usado durante la fase de elaboración del Diseño Final, el cual básicamente consiste de: a) Datos de la documentación existente, elaborado durante las fases previas del desarrollo del Proyecto Olmos. b) Resultados de las investigaciones y análisis realizados por parte del equipo técnico del CONCESIONARIO durante la elaboración de la propuesta técnica del CONCESIONARIO. c) Resultados de investigaciones y análisis realizados por parte del equipo técnico del CONCESIONARIO durante la elaboración del Diseño Final. Según el programa de ejecución del Proyecto Olmos el CONCESIONARIO prevé continuar con la recopilación de datos básicos existentes, como también con la realización de más investigaciones y trabajos de campo y de laboratorio adicionales, que se requieren para la siguiente fase de diseño, correspondiente a la Ingeniería de Detalle, que se desarrollará paralelamente con la construcción del Proyecto Olmos. Dichos datos básicos serán presentados y analizados en la misma documentación de la Ingeniería de Detalle. 1.01.

HIDROLOGÍA

1.01.1.

GENERAL

El Análisis de hidrología que se presenta en este capítulo tiene como objetivos principales los siguientes: a) Determinar la operación futura del Proyecto Olmos, principalmente del embalse Limón, desde el punto de vista de parámetros hidrológicos, para definir la disponibilidad del recurso hídrico que se puede usar para cubrir la demanda de los usuarios agrícolas y la generación de energía eléctrica en el futuro, en la zona del proyecto. b) Definir parámetros hidrológicos que influyen en la operación de las estructuras principales del Proyecto Olmos como: El aliviadero principal (avenida con la probabilidad de ocurrencia de una vez en 10.000 años), túnel de fondo – purga (avenida con la probabilidad de ocurrencia una vez en 100 años), túnel de desvío (avenidas con la probabilidad de ocurrencia una vez en 20 años) y otros. c) Definir las condiciones del clima que influyan en la construcción y operación de las obras hidráulicas. Dado que durante la primera fase del Proyecto Olmos la regulación de las aguas naturales se realizará solo en el embalse Limón, se ha analizado únicamente la operación de la misma. El CONCESIONARIO no ha analizado futuros sistema de captación y transporte de aguas desde otras cuencas hacia el Huancabamba y al embalse Limón y tampoco ha analizado el sistema de transporte de agua desde el embalse Limón y túnel trasandino hacia la zona de riego, el cual formará parte de otros estudios y/o concesiones. Los análisis presentados han sido elaborados usando datos de varios estudios realizados hasta la fecha, así como los análisis adicionales del CONCESIONARIO, elaborados para la presentación de la Oferta Técnica, como también para el Diseño Final.

1

Dentro del análisis de hidrología, una atención especial ha sido dedicada al dimensionamiento y operación del embalse Limón, dado que este elemento del Proyecto Olmos define la operación óptima de cada elemento del proyecto y de cada usuario. Los objetivos principales de construcción y operación del embalse son: a) Regular los caudales naturales del río Huancabamba durante el año, almacenando los excedentes de agua durante el periodo húmedo del año, para ser usados durante el periodo seco. b) Garantizar las descargas de caudales solicitados para cubrir, con la probabilidad adecuada, la demanda de los usuarios (riego), del caudal biológico y de los usuarios futuros (uso energético por ejemplo). c) Establecer las condiciones hidráulicas para transporte de las aguas desde el embalse Limón, a través del túnel trasandino hacia los usuarios de la zona de riego y energético. 1.01.2. DIMENSIONAMIENTO Y OPERACIÓN DEL EMBALSE LIMÓN Para determinar las dimensiones principales del embalse Limón (volumen total, volumen activo, volumen muerto y los niveles respectivos), así como también para definir su modo de operación durante la fase de explotación, se aplicó un modelo matemático de simulación de su operación, usando datos hidrológicos históricos. Se recomienda al futuro operador del Proyecto Olmos de establecer y aplicar un sistema de actualización de los datos hidrológicos relacionados al proyecto, como también de analizar la posibilidad de la aplicación de alguno de los modelos matemáticos que permiten pronosticar el comportamiento hidrológico del río Huancabamba. La calidad de los resultados de la simulación depende de los datos básicos, a saber: a) Datos de aportes, descargas, evaporación y otro. b) Datos del reservorio Limón (reglas de operación, relación entre volumen y niveles, niveles típicos de embalse y otros). c) Datos de demanda (demanda de usuarios agrícolas, caudal biológico). a)

Datos de aportes, descargas, evaporación y otros.

La superficie colectora de la cuenca del río Huancabamba hasta el eje de la presa Limón es de 2,700 Km2, las altitudes fluctúan desde alrededor de los 3,700 m.s.n.m en los picos de las montañas, hasta 1,130 m.s.n.m en la presa Limón. La fisiografía general de la cuenca del río Huancabamba es la que caracteriza a la mayoría de los ríos de la vertiente Este de la Cordillera Oriental de los Andes, es decir, una hoya hidrográfica escarpada y en partes abrupta, con profundos cañones y estrechas gargantas. El río Huancabamba cuenta con diversos afluentes destacando numerosas quebradas menores, entre las que cabe mencionar: por la margen izquierda, Chulucanas-Chorro Blanco, Sapalache, Chuntaca, Los Cedros, Shumaya, Mancucur, Tuluce, Chalanmache, Sallique, Piquijaca y Quismache; y por la margen derecha Los Burros, Laumache, Angostura, Cascabamba, Uchupata, Huarmaca, Hualapampa, Yerma y Cañariaco. La principal laguna de la cuenca es la laguna Shimbe; existen también otras de menor tamaño como las lagunas Palombe, Mazán y otras.

2

En el cuadro siguiente se muestran datos relacionados a la ubicación y la operación de las estaciones hidrométricas del río Huancabamba. Estación Hidrométrica Limón Tambo-Sauzal Sondor

Área Altura Período de Km2 (m.s.n.m.) registros 2700 1130 1965 hasta 1998 784 1250 1946 hasta 1998 605 1800 1986 hasta 1998

Con relación a los estudios existentes, además de los Estudios Definitivos de la primera etapa, tanto de la parte de Irrigación como de la Hidroenergética, ejecutados por las Empresas Consultoras Soviéticas SELKHOZPROMEXPORT Y TECHNOPROMEXPORT, se ha dispuesto de los estudios hidrológicos del Proyecto Hidroenergético Alto Piura (1996), y de la Actualización del Estudio de PrefactibilidadSegunda Etapa del Proyecto Olmos, (1997). La descarga media anual del río Huancabamba en Limón es de 25,3 m3/s (798,17 MMC), según los datos del periodo 1964 – 1998 de la estación Limón. Las descargas muestran una cierta irregularidad como consecuencia de las precipitaciones estacionales, concentrándose cerca de 2/3 de Enero a Junio; mientras que durante el período de estiaje, de Julio a Diciembre, se presenta solo 1/3 de las descargas. Las descargas del río Huancabamba en la época de estiaje, son de relativa importancia, como consecuencia del flujo base originado principalmente por los aportes del afloramiento de las aguas subterráneas. Según el Estudio “Actualización de la Segunda Etapa del Proyecto Olmos”, INADE, DEPOLTI, 1997, se han definido las siguientes características hidrológicas del río Huancabamba en la estación Limón: Estación Hidrométrica Limón

Área Km2 2700

Q75% m3/s 19,1

Q95% m3/s 15,4

Los aportes del río Huancabamba (en m3/s), en la estación Limón, se presentan en la Tabla siguiente. Con el objetivo de trabajar con una serie de datos de alta confiabilidad y teniendo en cuenta que los datos para la estación Limón existen durante un periodo suficientemente largo (desde 1964), se ha trabajado con los datos (caudales promedios mensuales) de la estación Limón para el periodo 1964 – 1998, según el “Estudio de regulación de las descargas del río Huancabamba y definición del volumen útil del reservorio de Limón, Informe Final de Septiembre de 2000”. AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1964

25.40

34.80

40.10

43.10

40.40

31.00

19.20

18.90

22.90

26.10

22.20

7.82

1965

13.10

20.10

18.40

27.20

28.20

39.40

26.90

16.80

22.30

14.60

24.20

14.55

1966

32.10

18.20

28.90

34.20

30.30

15.00

16.00

15.60

12.00

14.30

10.40

9.23

1967

44.00

35.60

21.60

34.00

21.50

16.10

22.80

17.80

11.70

17.00

8.09

12.60

1968

23.10

9.74

27.10

22.90

9.97

11.30

27.50

20.30

21.80

16.10

11.40

6.48

1969

17.40

31.40

18.40

25.90

18.30

19.60

16.00

24.30

19.20

13.00

17.00

24.20

1970

54.50

41.00

53.20

46.20

50.90

48.00

25.00

22.00

24.60

25.90

27.10

40.90

1971

37.80

45.20

101.00

65.00

33.90

46.10

30.80

36.50

27.90

29.60

20.30

19.20

1972

45.40

22.90

43.20

41.40

30.10

36.60

37.70

24.60

38.00

17.10

15.60

24.20

1973

52.90

54.70

48.00

58.50

37.70

32.50

25.80

21.20

16.80

13.20

15.50

17.50

1974

34.90

30.90

27.80

25.05

19.20

27.50

41.10

22.30

16.10

24.70

26.70

53.40

1975

68.00

56.70

68.40

51.60

34.00

52.00

22.20

31.80

22.70

22.70

21.00

7.37

1976

30.09

29.70

31.70

45.20

38.10

44.90

34.90

37.60

20.80

9.79

13.50

15.80

3

1977

24.69

46.45

46.01

69.03

25.36

35.60

29.41

19.34

19.10

19.58

14.76

17.27

1978

14.90

20.90

36.40

38.00

27.00

28.30

22.80

23.80

16.50

20.70

11.40

13.30

1979

13.80

9.20

40.40

35.60

20.90

14.50

16.90

11.20

10.20

11.00

5.10

9.10

1980

13.50

12.90

55.00

37.50

25.00

29.50

24.50

9.30

7.40

23.60

15.80

24.20

1981

9.98

38.90

46.20

36.60

13.80

25.80

20.60

12.90

7.93

10.50

7.19

18.10

1982

12.10

15.80

15.80

32.10

23.00

19.30

20.90

16.00

12.40

19.10

14.40

31.40

1983

45.80

45.20

63.30

42.00

31.00

13.80

10.40

10.40

13.90

18.80

12.00

18.80

1984

10.50

57.00

44.20

39.10

25.70

57.00

34.10

26.10

10.70

23.30

14.80

32.90

1985

15.90

26.70

31.40

15.10

22.00

29.60

19.20

17.60

12.70

13.70

8.26

15.80

1986

28.10

16.30

16.20

40.20

25.70

10.20

19.50

14.50

17.20

14.00

16.20

22.10

1987

35.80

53.00

24.70

27.40

22.40

14.00

36.90

14.10

13.00

12.50

8.24

24.20

1988

30.00

42.90

29.10

35.10

28.60

8.55

15.80

11.50

8.02

13.30

17.90

9.18

1989

41.30

55.70

47.50

52.20

56.00

39.60

19.50

13.30

11.40

24.60

8.06

4.74

1990

24.20

32.90

47.60

43.90

29.80

52.00

26.20

13.30

10.00

14.80

23.60

23.70

1991

22.10

43.80

37.10

27.30

20.50

14.80

18.00

16.00

10.00

8.90

9.13

8.01

1992

20.60

16.20

31.20

33.50

14.30

21.70

21.50

14.20

17.30

16.90

12.80

23.60

1993

19.79

30.25

53.04

35.15

21.53

22.95

12.37

17.57

13.65

22.05

14.58

25.50

1994

24.00

31.80

47.20

60.90

45.60

43.60

25.90

19.50

21.60

13.60

12.20

26.60

1995

34.91

21.77

26.14

16.83

23.2

11.31

19.15

4.77

6.92

5.61

16.29

16.09

1996

19.1

28.2

33.6

26.6

22.8

16.9

13.6

19.7

10.1

9.7

11.8

10.9

1997

11.6

52.3

46.3

33.3

30.9

21

23.3

21.2

15.3

13.8

25.6

25.9

1998

25.97

26.53

52.03

61.16

19.49

24.62

12.12

14.32

11.59

14.80

20.37

8.94

Se debe puntualizar que en el Expediente Técnico, para los efectos del cálculo del Balance Hídrico, se considera que todas las aguas de la cuenca del río Huancabamba llegan al embalse Limón sin reducción alguna, según lo establecido en los Términos de Referencia del Concurso. Sin embargo, en el caso de iniciarse la operación del Sistema Alto Piura, sería necesario efectuar el análisis respectivo, considerando los volúmenes requeridos por este último sistema. La evaporación mensual del reservorio Limón es (ver Estudio de Impacto Ambiental – Olmos –ECSA S.A., Enero 2000): MES EVP (mm)

b)

ENE 161

FEB 131

MAR 65

ABR 124

MAY 148

JUN 183

JUL 208

AGO 230

SET 222

OCT 167

NOV 185

DIC 171

Datos del reservorio Limón (reglas de operación, relación entre volumen y niveles, niveles típicos del embalse y otros).

Durante la primera fase del desarrollo del Proyecto Olmos y de la presa Limón, se prevé la construcción del embalse con un volumen total de cerca de 44 MMC (entre los niveles 1085 y 1120 m.s.n.m.), de los cuales 14 MMC (entre los niveles 1085 y 1105 m.s.n.m.) esta previsto como volumen muerto para depositar material sólido del río Huancabamba y cerca de 30 MMC (entre los niveles 1105 y 1120 m.s.n.m.) como volumen activo o volumen útil. De esta manera, los niveles más importantes del reservorio Limón son: a) Nivel normal 1120 msnm (que será reducido durante el periodo de avenidas, según lo explicado en el Manual de la Operación y Mantenimiento) b) Nivel mínimo de operación 1105 m s.n.m. c) Nivel mínimo de embalse 1081 m.s.n.m. La operación prevista del reservorio está basada en la ecuación:

4

D = A + V, donde: D - demanda de todos los usuarios que debe ser garantizada con una probabilidad adecuada A - aportes naturales V - volumen útil del reservorio que debe usarse para cubrir la demanda en el caso cuando los aportes naturales del río son menores que la demanda de los usuarios. En la ecuación, la demanda y el volumen disponible son conocidos dado que es posible controlar sus variaciones con las mediciones y análisis correspondientes. Los aportes del río Huancabamba durante el periodo de operación futura que se analiza, no se pueden determinar exactamente, dado que se trata de un fenómeno natural, que se puede analizar solo usando métodos estadísticos y probabilísticos. Por esta razón se ha aplicado un modelo de simulación, que permite analizar la operación teórica del embalse de Limón, entre 1964 y 1998, bajo las condiciones de la demanda definida, analizando el cumplimiento de la demanda solicitada cada mes y cada año, durante el periodo de simulación. Este tipo de análisis permite determinar si el embalse Limón, con su volumen activo definido, puede garantizar, con la probabilidad adecuada el suministro de agua para cubrir la demanda de los usuarios. c)

Datos de demanda (demanda de usuarios agrícolas y caudal biológico)

Los datos de la demanda agrícola que han sido usados en este estudio, han sido asumidos según lo establecido en los Términos de Referencia del Concurso, en Marzo de 2003. La demanda neta ha sido aumentada 30% por pérdidas a lo largo del sistema de transporte de agua y en las parcelas. La distribución de demanda agrícola bruta para cada mes (en MMC) se presenta en continuación: DEMANDA ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

Total

MAXIMA

30.38 43.54 44.66 41.09 41.55 56.24 40.28 41.63 29.05 24.72 28.54 24.61 446.29

MINIMA

24.86 35.36 36.54 33.62 34.00 46.02 32.96 34.06 23.77 20.23 23.35 20.14 364.91

Propuesta

30.38 43.54 44.66 41.09 41.55 46.02 37.21 34.06 23.77 20.23 23.35 20.14 406.00

La demanda de agua potable se considera como insignificativa para este estudio La demanda de caudal biológico, aguas abajo de la presa Limón es de 1,3 m3/s según el Estudio de Impacto Ambiental – Olmos – ECSA S.A., Enero 2000. Según el mismo informe se estima una filtración en la zona de la presa Limón menor de 0.40 m3/s para la condición en la II Etapa de la Presa Limón, nivel 1160 m.s.n.m. Según estos datos se han definido pérdidas totales (parte del volumen natural de agua que no se puede usar), en MMC: PERDIDAS ENE FEB MAR ABR MAY Caudal 3.48 3.14 3.48 3.37 3.48 Biológico

JUN

JUL

AGO SET

OCT NOV DIC

Total

3.37

3.48

3.48

3.37

3.48

3.37

3.48

41.00

Infiltración

1.34

1.21

1.34

1.30

1.34

1.30

1.34

1.34

1.30

1.34

1.30

1.34

15.77

EVP

0.40

0.33

0.16

0.31

0.37

0.46

0.52

0.58

0.56

0.42

0.46

0.43

4.99

Total

5.22

4.68

4.98

4.98

5.19

5.12

5.34

5.40

5.22

5.24

5.13

5.25

61.75

En el Anexo 1 de este capitulo se presentan los datos hidrológicos del río Huancabamba en el perfil de la estación Limón, expresados en MMC.

5

En el Anexo 2 se presenta la diferencia entre los aportes mensuales del río Huancabamba (Anexo 1) y la suma de la demanda agrícola (según la propuesta del CONCESIONARIO) y la descarga del caudal biológico. Esta simulación prácticamente representa una solución del Proyecto Olmos sin embalse Limón, usando solo recursos naturales, no regulados del río Huancabamba, para satisfacer la demanda agrícola y garantizando el caudal biológico de 1,3 m3/s. Analizando los resultados presentados en el Anexo 2 se puede llegar a las siguientes conclusiones: a) El déficit de suministro de agua solicitada ocurre en 62 meses de 420 analizados, o en 14,8% de todos los meses analizados. El máximo déficit anual observado es de 67,82MMC (año 1968) o 16,7% en comparación con la demanda total anual de 406 MMC, mientras que en 11 de 35 años analizados, no existe déficit y se puede suministrar 100% de la demanda establecida. b) En los meses de marzo y abril prácticamente no existe un déficit importante (entre 0,68 y 0,37% de la demanda total), mientras que el máximo déficit mensual ocurre en el mes de junio (9,37% del volumen total requerido). El déficit total para todo el periodo de 35 años llega a solo 3,71%, que claramente indica que el río Huancabamba, inclusive sin el embalse Limón, puede satisfacer con una probabilidad alta de mas del 95%, las cantidades de agua requeridos para el riego. c) En este contexto queda claro que el problema principal del suministro de agua desde el río Huancabamba, hacia las zonas de riego del proyecto, sin embalse Limón, no es tanto la garantía total del suministro de cantidades solicitados, sino la ocurrencia de varios meses sin suministro adecuado (suministro de caudales reducidos), especialmente durante los años secos, que provocaría una reducción de la producción agrícola. El problema adicional, en el caso de los años secos, es la ocurrencia de tres a cuatro meses seguidos con la reducción significativa de las descargas desde el río Huancabamba hacia la zona de riego, para cubrir la demanda prevista, que en el caso de cultivos permanentes podría provocar una reducción importante del rendimiento previsto e inclusive poner en peligro los cultivos mismos. Para evitar este problema es necesario construir el embalse Limón. En el Anexo 3 se presenta la operación del embalse Limón, teniendo como aportes los caudales naturales del río Huancabamba, durante un periodo de 35 años, regulando esta agua con el volumen activo del embalse de 30 MMC y descargando los caudales solicitados para cubrir la demanda agrícola como también tomando en cuenta las descargas por el concepto del caudal ecológico (1,3 m3/s) y las perdidas por la evaporación y la filtración desde el embalse Limón. En el Anexo 4 se presenta el déficit de suministro de agua para cada mes analizado, que permite concluir en lo siguiente: a) El déficit de suministro de agua solicitada ocurre solo en 10 meses de 420 analizados (casos cuando el embalse esta vació), o solo en 2,4% de todos los meses analizados. El máximo déficit anual observado es de 26,3MMC (año 1983) o 6,5% en comparación con la demanda total anual de 406 MMC, mientras que en 29 de 35 años analizados no existe déficit ninguno y se puede suministrar 100% de la demanda establecida. Es obvio que el déficit máximo anual del orden de 6 a 7%; no provocaría problemas importantes para la producción agrícola, inclusive en el año más critico y seco, confirmando la influencia positiva del embalse Limón.

6

b) Con la regulación de las aguas en el embalse Limón se consigue que durante los primeros cinco meses del año prácticamente no existe un déficit importante, mientras que el máximo déficit mensual ocurre en el mes de junio, de 1,87% del volumen total requerido. El déficit total para todo el periodo de 35 años se reduce a solo 0,82%, que se puede considerar como un coeficiente de suministro sumamente alto, indicando que Proyecto Olmos, con el embalse Limón, puede satisfacer con una probabilidad alta de mas de 99% las cantidades de agua requeridos para el riego. Es importante recordar que es prácticamente imposible obtener una garantía de suministro de 100%, asumiendo unos costos razonables de construcción de los sistemas de regulación. Por ejemplo en el caso de la Presa Limón se requeriría aumentar el volumen activo en más de 26 MMC para aumentar la garantía de suministro a cerca de 0,8%, que significaría construir una presa considerablemente más alta que la presa propuesta, con enormes costos adicionales. c) En este contexto queda claro que el embalse Limón, usando las aguas del río Huancabamba, puede garantizar con probabilidades sumamente altas, el suministro de agua para la zona de riego del proyecto. El déficit que ocurre es mínimo y en ningún momento pone en peligro la producción agrícola. d) Al mismo tiempo los resultados del análisis presentado indican que el problema eventual de la sedimentación extensiva del embalse no puede poner en peligro el suministro de agua dado que inclusive en el caso hipotético de una sedimentación extensiva, mayor de la prevista, que podría reducir el volumen activo del embalse, las consecuencias de este evento serían mínimas, oscilando el déficit posible entre valores de 0,8% y 3,71% a un extremo absoluto.

7

VOLUMENES MEDIOS MENSUALES Y ANUALES EN MM3 PERIODO: 1964 – 1998 ANEXO 1. AÑO

ENE

FEB

1964

68.03

84.19 107.40

1965

35.09

48.63

49.28

1966

85.98

44.03

1967

117.85

1968

61.87

1969

46.60

1970

145.97

1971

101.24 109.35 270.52 168.48

90.80 119.49

1972

121.60

80.62

1973

141.69 132.33 128.56 151.63 100.98

1974 1975

93.48

MAR

ABR

JUN

JUL

AGO

SET

DIC

Total

80.35

51.43

50.62

59.36 69.91 57.54

20.95

869.70

70.50

75.53 102.12

72.05

45.00

57.80 39.10 62.73

38.97

696.80

77.41

88.65

81.16

38.88

42.85

41.78

31.10 38.30 26.96

24.72

621.81

86.12

57.85

88.13

57.59

41.73

61.07

47.68

30.33 45.53 20.97

33.75

688.59

23.56

72.58

59.36

26.70

29.29

73.66

54.37

56.51 43.12 29.55

17.36

547.93

75.96

49.28

67.13

49.01

50.80

42.85

65.09

49.77 34.82 44.06

64.82

640.21

99.19 142.49 119.75 136.33 124.42

66.96

58.92

63.76 69.37 70.24 109.55

1,206.96

55.40 115.71 107.31 74.75

74.46

64.93

182.13 137.17 183.20 133.75

51.43

OCT

NOV

82.49

97.76

72.32 79.28 52.62

51.43

1,295.78

94.87 100.98

65.89

98.50 45.80 40.44

64.82

991.92

84.24

69.10

56.78

43.55 35.35 40.18

46.87

1,031.26

71.28 110.08

59.73

41.73 66.16 69.21 143.03

85.17

58.84 60.80 54.43

19.74

1,200.54

91.07 134.78

84.91 117.16 102.05 116.38

59.46

920.26

1976

80.59

93.48 100.71

53.91 26.22 34.99

42.32

924.56

1977

66.13 112.37 123.23 178.93

67.92

92.28

78.77

51.80

49.51 52.44 38.26

46.26

957.90

1978

39.91

50.56

97.49

98.50

72.32

73.35

61.07

63.75

42.77 55.44 29.55

35.62

720.33

1979

36.96

22.26 108.21

92.28

55.98

37.58

45.26

30.00

26.44 29.46 13.22

24.37

522.02

1980

36.16

31.21 147.31

97.20

66.96

76.46

65.62

24.91

19.18 63.21 40.95

64.82

733.99

1981

26.73

94.11 123.74

94.87

36.96

66.87

55.18

34.55

20.55 28.12 18.64

48.48

648.80

1982

32.41

38.22

83.20

61.60

50.03

55.98

42.85

32.14 51.16 37.32

84.10

611.34

1983

122.67 109.35 169.54 108.86

83.03

35.77

27.86

27.86

36.03 50.35 31.10

50.35

852.78

1984

28.12 137.89 118.39 101.35

68.83 147.74

91.33

69.91

27.73 62.41 38.36

88.12

980.19

1985

42.59

64.59

84.10

39.14

58.92

76.72

51.43

47.14

32.92 36.69 21.41

42.32

597.97

1986

75.26

39.43

43.39 104.20

68.83

26.44

52.23

38.84

44.58 37.50 41.99

59.19

631.89

1987

95.89 128.22

66.16

71.02

60.00

36.29

98.83

37.77

33.70 33.48 21.36

64.82

747.52

1988

80.35 103.78

77.94

90.98

76.60

22.16

42.32

30.80

20.79 35.62 46.40

24.59

652.34

110.62 134.75 127.22 135.30 149.99 102.64

1989

71.85

MAY

111.72 108.21

42.32

52.23

35.62

29.55 65.89 20.89

12.70

977.40

79.82 134.78

70.17

35.62

25.92 39.64 61.17

63.48

896.30

70.76

54.91

38.36

48.21

42.85

25.92 23.84 23.66

21.45

614.49

83.57

86.83

38.30

56.25

57.59

38.03

44.84 45.26 33.18

63.21

641.42

53.01

73.18 142.06

91.11

57.67

59.49

33.13

47.06

35.38 59.06 37.79

68.30

757.23

1994

64.28

76.93 126.42 157.85 122.14 113.01

69.37

52.23

55.99 36.43 31.62

71.25

977.51

1995

79.25

37.28

81.58

71.38

72.13

42.09

53.25

15.29

18.79 17.25 50.93

53.11

592.35

1996

51.16

68.22

89.99

68.95

61.07

43.80

36.43

52.76

26.18 25.98 30.59

29.19

584.32

1997

31.07 126.52 124.01

86.31

82.76

54.43

62.41

56.78

39.66 36.96 66.36

69.37

836.65

1998

69.56

64.18 139.36 158.53

52.20

63.82

32.46

38.35

30.04 39.64 52.80

23.94

764.88

PROM

74.38

79.44

74.30

72.54

61.93

49.84

41.03

51.07

798.17

1990

64.82

79.59 127.49 113.79

1991

59.19 105.96

99.37

1992

55.18

39.19

1993

107.33 101.42

45.13 39.76

8

DEFICIT DE SUMINISTRO (APORTES - DEMANDA - CAUD. ECOLOGICO) EN MMC SIN EMBALSE LIMON PERIODO 1964 - 1998 ANEXO 2. OCT

NOV

1964

AñO

ENE 0.00

FEB 0.00

MAR 0.00

ABR 0.00

MAY 0.00

JUN 0.00

JUL 0.00

AGO 0.00

SET 0.00

0.00

0.00

(2.68)

DIC

(2.68)

1965

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1966

0.00

(2.66)

0.00

0.00

0.00

(10.51)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(13.17)

1967

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(7.66)

0.00

0.00

0.00

0.00

(5.75)

0.00

(13.41)

1968

0.00

(23.12)

0.00

0.00

(18.33)

(20.10)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(6.27)

(67.82)

1969

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1970

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1971

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1972

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1973

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1974

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1975

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(3.88)

(3.88)

1976

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1977

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1978

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1979

0.00

(24.43)

0.00

0.00

0.00

(11.81)

0.00

(7.54)

(0.70)

0.00

(13.50)

0.00

(57.98)

1980

0.00

(15.48)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(12.63)

(7.96)

0.00

0.00

0.00

(36.07)

1981

(7.13)

0.00

0.00

0.00

(8.07)

0.00

0.00

(2.99)

(6.59)

0.00

(8.08)

0.00

(32.86)

1982

(1.45)

(8.46)

(5.82)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(15.74)

1983

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(13.62)

(12.84)

(9.69)

0.00

0.00

0.00

0.00

(36.14)

1984

(5.74)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(5.74)

1985

0.00

0.00

0.00

(5.32)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(5.31)

0.00

(10.63)

1986

0.00

(7.25)

(4.75)

0.00

0.00

(22.95)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(34.96)

1987

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(13.10)

0.00

0.00

0.00

0.00

(5.36)

0.00

(18.46)

1988

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(27.23)

0.00

(6.74)

(6.35)

0.00

0.00

(40.32)

1989

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(1.92)

0.00

0.00

(5.83)

0.00 (10.93 )

1990

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(1.92)

(1.22)

0.00

0.00

0.00

(3.14)

1991

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(11.03)

0.00

0.00

(1.22)

0.00

(3.05)

(2.17)

(17.47)

1992

0.00

(7.49)

0.00

0.00

(6.73)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(14.22)

1993

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(7.56)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(7.56)

1994

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1995

0.00

(9.41)

0.00

0.00

0.00

(7.30)

0.00

(22.25)

(8.35)

(6.46)

0.00

0.00

(53.76)

1996

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(5.58)

(4.27)

0.00

(0.96)

0.00

0.00

0.00

(10.81)

1997

(2.79)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(2.79)

1998

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(8.23)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(8.23)

(150.88 (33.34 (25.92 SUMA (17.12) (98.30) (10.58) (5.32) (33.13) ) (32.89) (65.68) ) (6.46) (46.89) ) DEM ANUAL 30.38 43.54 44.66 41.09 41.55 46.02 37.21 34.06 23.77 20.23 23.35 20.14 DEM TOTAL 1063.30 1523.90 1563.10 1438.15 1454.25 1610.70 1302.35 1192.10 831.95 708.05 817.25 704.90 % DEFICIT -1.61% -6.45% -0.68% -0.37% -2.28% -9.37% -2.53% -5.51% 4.01% 0.91% -5.74% 3.68%

9

Total

(18.67)

(526.51) 406.00 14210.00 -3.71%

VOLUMENES EMBALSE LIMON EN MMC

PERIODO: 1964 – 2002

PERIODO: 1964 – 1998 ANEXO 3 AÑO 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 PROM

ENE 30.00 25.04 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 0.55 21.13 26.81 30.00 22.52 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 25.47 30.00 28.33

FEB 30.00 25.44 25.81 30.00 5.34 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 4.03 0.00 30.00 16.81 30.00 30.00 30.00 21.21 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 20.97 30.00 30.00 19.06 30.00 30.00 30.00 26.25

MAR 30.00 25.08 30.00 30.00 28.28 29.64 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 9.48 30.00 30.00 30.00 14.96 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 28.78

ABR 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 23.07 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 29.80

MAY 30.00 30.00 30.00 30.00 9.96 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 20.22 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 21.56 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 28.91

JUN 30.00 30.00 17.74 20.59 0.00 29.66 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 16.44 30.00 30.00 28.88 14.63 30.00 30.00 5.30 15.14 1.02 30.00 30.00 17.22 26.66 30.00 30.00 20.95 22.66 30.00 30.00 24.77

JUL 30.00 30.00 18.04 30.00 30.00 29.96 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 19.15 30.00 30.00 30.00 0.00 30.00 30.00 14.97 30.00 0.79 30.00 30.00 22.88 30.00 20.58 30.00 30.00 16.54 30.00 19.91 26.08

AGO 30.00 30.00 20.37 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 9.70 15.45 25.10 30.00 0.00 30.00 30.00 14.35 28.31 0.00 26.17 26.17 26.28 28.58 28.18 30.00 5.84 29.85 30.00 18.81 24.95

SET 30.00 30.00 22.48 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 7.14 5.64 16.66 30.00 7.04 28.74 30.00 29.95 30.00 0.00 26.72 23.10 23.21 30.00 30.00 30.00 0.00 27.03 30.00 19.86 24.79

OCT 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 11.14 30.00 19.31 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 10.15 30.00 30.00 21.58 30.00 30.00 30.00 0.00 27.55 30.00 30.00 27.42

NOV 30.00 30.00 28.48 22.49 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 0.00 30.00 9.47 30.00 30.00 30.00 22.93 30.00 22.88 28.07 22.41 30.00 16.76 30.00 30.00 30.00 22.45 29.65 30.00 30.00 27.02

DIC Promedio 25.56 29.63 30.00 28.80 27.81 25.89 30.00 28.59 21.97 22.96 30.00 29.94 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 24.35 29.53 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 0.00 15.63 30.00 21.80 30.00 24.32 30.00 26.83 30.00 21.81 30.00 29.27 30.00 28.83 30.00 23.39 30.00 28.03 27.27 18.11 9.72 27.09 30.00 29.11 12.83 24.23 30.00 28.15 30.00 29.06 30.00 30.00 30.00 20.69 30.00 27.77 30.00 29.62 28.56 27.26 27.37 27.04

DEFICIT COMO RESULTADO DE LA OPERACIÓN DEL EMBALSE LIMON EN MMC

10

PERIODO 1964 – 1998 ANEXO 4.

AÑO 1964 1965 1966 1967

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

Total

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00 (21.85 )

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(21.85)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1979

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(1.02)

(16.27)

1980 1981 1982

0.00

0.00 (17.01 )

0.00 (15.26 )

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(17.01)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00 0.00 (14.70 ) (11.60)

0.00

0.00

0.00

0.00

(26.30)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

.00

0.00

0.00

0.00

0.00

(8.65)

(8.20)

0.00

0.00

0.00

(16.86)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1995 1996 1997 1998

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00 (10.20 )

(8.22)

0.00

0.00

(18.42)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00 (17.01 )

0.00

0.00

0.00

0.00 (18.40 )

(8.22)

0.00 (15.26 )

0.00

0.00

0.00 (20.26 )

0.00

0.00

0.00 (14.70 )

0.00

0.00

0.00 (21.85 )

(1.02)

(116.71)

43.54

44.66

41.09

41.55

46.02

37.21

34.06

23.77

20.23

23.35

20.14

406.00

1524 1563 1438 1454 1.12% 0.00% 0.00% 0.00%

1611 1.36%

1302 1.13%

1192 1.70%

832 2.21%

708 1.16%

817 1.87%

705 0.14%

14210

SUMA 0.00 DEM ANUAL 30.38 DEM TOTAL 1063 % DEFICIT 0.00%

1.01.2.1

DATOS DE AVENIDAS

11

-0.82%

Los caudales pluviales máximos en las cuencas de los ríos Huancabamba y Olmos se presentan, generalmente, en el primer semestre, y en algunos años, en la segunda quincena de diciembre. Los caudales máximos medios diarios en la estación Sauzal del Huancabamba varían de 19.0 m³/s a 287 m³/s. El caudal máximo diario registrado fue de 345 m³/s. Según los análisis realizados en el Diseño Definitivo se han establecido los siguientes valores de caudales máximos instantáneos en el perfil de la Presa Limón y en la quebrada Lajas:

Período de Retorno (Años)

10000

1000

100

20

10

Probabilidad de ocurrencia %

0,01

0,1

1

5

10

Limón

Caudal máximo instantáneo m3/s

1740

1040

600

380

300

Lajas

Caudal máximo instantáneo m3/s

106

56

30

22

Durante el periodo seco del año en el perfil de la Presa Limón se esperan caudales máximos con la probabilidad de ocurrencia de 10%, de 150 m3/s, mientras que en le caso de la quebrada Lajas el mismo caudal es de 6 m3/s. 1.01.2.2.

CLIMA

Datos relacionados de clima han sido tomados del Diseño Definitivo del Proyecto Olmos, elaborado por consultores Rusos. a) Temperatura del aire En la zona de ubicación de las obras hidráulicas del proyecto Olmos, la temperatura media anual del aire, medida en la estación meteorológica de Limón es de 24.4° C. La temperatura máxima absoluta alcanzó, según las observaciones, 44.6º C (Limón) la mínima absoluta, 3.4°C. Las temperaturas máximas mensuales y mínimas mensuales para la estación Limón se muestran en continuación (°C): mes

I

II

III

IV

V

VI

VI

VIII

IX

X

XI

XII

Máx.

35.8

36.0

34.6

44.0

42.0

41.0

44.6

36.0

34.8

40.0

39.8

36.4

Min.

10.4

10.8

10.8

11.0

12.2

11.4

11.2

11.6

11.4

13.2

10.6

12.0

b) Humedad del aire El promedio de la humedad relativa anual del aire en las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacifico varia entre 67% y 74% y el de la Vertiente del Atlántico entre 64 % y 88 %. Las fluctuaciones mensuales de la humedad relativa durante un año es pequeña, no pasa de un 10 %, en cambio, la diferencia entre la humedad diurna y nocturna es notable, siendo la humedad máxima nocturna en la Vertiente del Pacífico de 85 % a 95 % y la mínima diurna, a las 13, de 45 a 55%. En el caso de la estación Limón, los datos correspondientes se presentan a continuación (%): mes

I

II

III

IV

V

VI

VI

VIII

IX

X

XI

XII

71

72

76

76

77

76

78

76

72

73

72

71

c) Precipitaciones 12

En la cuenca del río Huancabamba las precipitaciones fueron registradas durante el período desde 1963, lo cual permite obtener una información representativa de la cantidad y el carácter de distribución de precipitaciones dentro de la cuenca. La fuente principal de formación de las precipitaciones son las nubes pluviosas procedentes de la cuenca del Amazonas. Por otro lado, la diferencia de condiciones topográficas, principalmente en lo referente a la exposición de estas cuencas con respecto a la fuente principal de alimentación, viene a ser causa de una considerable diferencia cuantitativa de las precipitaciones de estas cuencas: en la cuenca de Tabaconas cae la parte principal de precipitaciones, en la cuenca del Huancabamba, una parte insignificante. En la cuenca del Huancabamba la cantidad media plurianual de precipitaciones varía entre 250 y 300 mm a las cotas del orden de 1,200 m (Limón, Tambo) y 900 - 1200 mm a las cotas 3,000-3,200 m (Salalá, Shimbe). En las altitudes de hasta 3,500 m puede pronosticarse el promedio anual de precipitaciones de hasta 1500 mm. Teniendo en cuenta la cantidad de precipitaciones que caen, en función de la altitud de ubicación de las cuencas, se determinó la cantidad anual total de precipitaciones dentro de la cuenca del Huancabamba a razón de 1,500 MMC. La distribución de las precipitaciones durante el año es irregular, la mayor cantidad de las mismas (60 a 80 % de la norma anual) corresponde fundamentalmente al mes de marzo, y la menor cantidad, a junio - agosto. Hay años en que durante varios meses (mayo - diciembre) no hay precipitaciones. Pese a la pequeña cantidad de precipitaciones en la Vertiente del Pacífico, pueden ocurrir lluvias torrenciales (de enero a abril y más a menudo, de marzo a abril) con los máximos diarios de 145 mm (Granja Experimental) y de 125 mm (Tierra Rajada). d) Vientos Los vientos predominantes en la Vertiente Atlántica durante todo el año son los que soplan del Sur y del Este. Es así que en la estación meteorológica de Limón los vientos del Sur son los que predominan, alcanzando velocidades máximas de 25 m/s ó 90 Km/h. 1.02.

TOPOGRAFÍA

1.2.1. GENERAL El Alcance del Estudio Topográfico para las Obras de Trasvase Olmos comprende lo siguiente: -

Área del emplazamiento de la Presa Limón (1,300 x 800 m.) incluido la Quebrada Los Burros a Escala 1:1,000 con curvas de nivel equidistantes de 1.00m. Zona de salida del Túnel Trasandino (200 x 200m.) a Escala 1:500 con curvas de nivel equidistantes de 1.00m. Elaboración de planos en sistema Autocad.

1.02.2

APOYO TOPOGRÁFICO

Para las zonas indicadas se han recopilado la siguiente Información Cartográfica: -

Carta Nacional a escala 1:10,000 elaborado por el Instituto Geográfico Nacional - IGN, Hojas (12d Olmos) y Hoja (12e Pomahuaca). 13

-

Cuadro de sistema de coordenadas UTM y cotas PSAD - 56 (Sistema de Triangulación Túnel Trasandino) Imagen Satelital IKONOS Óptico de alta resolución de 1m. a color (multiespectral). Ver Anexo 3. Señales geodésicas existentes en el Instituto Geográfico Nacional IGN como son:  Imazita Orden "A"  El Reposo Orden "A"

1.02.3

CONTROL TERRESTRE

1.02.3.1

GEOREFERENCIACIÓN

La Ingeniería Cartográfica, recomienda tomar como base las Estaciones Geodésicas existentes del Instituto Geográfico Nacional - I.G.N. obtenidas con GPS de doble frecuencia, como señala las tarjetas de valores. Por esto se planifica utilizar las estaciones geodésicas del I.G.N., que cuentan con el Sistema Diferencial Estático cuyos valores son: Estación IGN Imazita Latitud : Longitud : Altura Elipsoidal : Datum : Coord. UTM N : E : Altura Geoidal Ort.: Orden : Ubicación :

05° 03' 24.7885"S 78° 19' 59.8162"W 303.9358 WGS-84/ GRS 80 9'440,440.770 795,697.429 292.725 "A" Comandancia General - Cuartel Imazita

Estación Base El Reposo Latitud : 05° 43' 03.6622"S Longitud : 78° 37' 08.7645"W Altura Elipsoidal : 547.0837 Datum : WGS-84 Coord. UTM N : 9'367,457.015 E : 763,699.993 Altura Geoidal Ort.: 532.8909 Orden : "A" Ubicación : Cruce Carretera Bagua - El Reposo Estación Nueva Base Limón Entrada Túnel Trasandino Latitud : 05° 54' 31.7882"S Longitud : 79° 19' 58.1678"W Altura Elipsoidal : 1,224.4008 Datum : WGS-84 Coord. UTM N : 9'346,597.055 E : 684,561.467 Altura Geoidal Ort.: 1,207.6768 Orden : "A" Ubicación : Loma Lado Izquierdo de la Entrada del Túnel.

14

1.02.3.2

PRECISIÓN DE LA BASE GEODÉSICA ESTABLECIDA

Como todos los cálculos de coordenadas de los puntos geodésicos se ejecutaron a partir de las estaciones del IGN, a continuación presentamos los siguientes datos: Tolerancia Horizontal Cierre Cierre Relativo Orden

=

0.168m. = (e=0.070m; a= 1ppm.) = 1:7'445,460 = "A"

A partir de esta Base se han establecido el Control Geodésico Primario del proyecto Túnel Trasandino con una Base de 2 estaciones en la Entrada del Túnel y otra Base de 2 estaciones a la salida del túnel. 1.02.3.3   

Estación Base Limón Estación Túnel Estación El Reposo Tolerancia Horizontal Cierre Cierre Relativo Orden

1.02.3.4   

PRECISIÓN ENTRADA TÚNEL

ESTACIÓN SALIDA TÚNEL

Estación Base Limón Estación ST-2 Estación ST-3 Tolerancia Horizontal Cierre Cierre Relativo Orden

1.02.3.5

N = 9'346,597.055 E = 684,561.467 N = 9'347,158.093 E = 685,260.235 N = 9'367,457.015 E = 763,699.993 0.168m. (e=0.070m; a=1ppm.) 1:10'094,060 "A"

N = 9'346,597.055 E = 684,561.467 N = 9'344,538.544 E = 664,382.248 N = 9'344,399.947 E = 664,840.264 0.107m. (e=0.020m; a=1ppm.) 1:10'094,060 "A"

ENLACE VERTICAL

Para el Control Vertical en esta etapa se han considerado los valores existentes de la entrada del túnel como en la salida. Se adjunta hoja de reporte que contiene relación de Coordenadas Geodésicas y Coordenadas U.T.M. A partir de la Base Estación IGN Imazita se ha establecido el Control Geodésico Primario del Proyecto Entrada y Salida del Túnel Trasandino correspondiente a la Primera Etapa. Se adjunta Hoja de Reporte que contiene relación de coordenadas geodésicas y coordenadas en UTM. 1.02.3.6

METODOLOGÍA EMPLEADA

La metodología empleada para el establecimiento de la red geodésica es a través del método diferencial estático. La tasa de datos fue cada 5 segundos para la siguiente precisión.  Horizontal 3mm. + 1ppm (x largo de la línea de base) para doble frecuencia.  Vertical 5mm. + 1.5ppm (x largo de la línea de base) para doble frecuencia.  GPS Posicionamiento Relativo (1:1'000,000 para Redes Geodésicas)

15

Los factores importantes que se tomaron en cuenta para el establecimiento de la red geodésica ha sido la configuración de equipos para la toma de datos en tiempos simultáneos con archivos específicos, incluyendo la codificación de datos conforme se requiere para el Proyecto. 1.02.3.7  

EQUIPO UTILIZADO

Estación Master (Base SIGT Glonass) 01 Receptor GPS L1 y L2 Legacy Geodésico de 40 Canales Universales Estaciones Rover (móvil) 02 Receptores GPS Hiper L1 y L2 Geodésico de 40 Canales Universales Total 3 Receptores GPS Glonass

1.02.3.8

SOFTWARE DE POST PROCESAMIENTO PINNACLE 2002

Se utilizo el software de post proceso PINNACLE versión Junio 2002 conjuntamente con el equipo GPS Glonass. "PINNACLE" es el primer software de post proceso que se basa en el concepto de planear y ejecutar, de esta manera puede diseñar la red gráficamente e identificar los "canales" para recepcionar datos. 1.02.3.9

VISUALIZACIÓN DEL PROYECTO Y GENERACIÓN DE REPORTES

Proporciona diversas herramientas que permiten visualizar los contenidos de los proyectos, de esta manera las visualizaciones proporcionan un acceso inmediato a los contenidos del proyecto que cuentan con generadores de reportes que pueden personalizarse fácilmente. 1.02.3.10

INGENIERÍA DE PROCESAMIENTO

La ingeniería de procesamiento soporta Stop and Go (parar y seguir), Estática Rápida y Cinemática, así como estático clásico. El procesamiento por mínimos cuadrados de los datos estáticos como cinemáticos le permite un tiempo de ocupación corto y garantiza que el procedimiento seguirá a pesar de los saltos del ciclo debido a que estos se reparan con efectividad. El programa automáticamente elige los parámetros de procesamiento para cada sección. Esto permite manejar ocupaciones arbitrariamente largas y líneas de base largas (hasta 1,500Km. y aún más largas). 1.02.3.11

AJUSTE DE RED

La ingeniería de ajuste de red opera automáticamente ofreciendo a la vez, la opción de cambiar los parámetros manualmente para el análisis geodésico. Analiza los datos ajustados estimando los errores de cierre y las diferencias en vectores repetidos así como el análisis del vínculo de control en un formato gráfico fácil de seguir. Cuando asigna puntos GPS a los puntos de control se verifica automáticamente su cercanía, no necesita tener nombres idénticos. El proceso de ajuste corre en 2 fases. En el primer paso, el ajuste vectorial directa de errores y estima la precisión interna de la red vectorial para detectar errores y manejar el ajuste, utilizándose pruebas estadísticas extendidas. En la segunda fase la red GPS se ajusta mediante los controles locales. Los datos de control (coordenadas y alturas del plano) pueden utilizarse como fijos y/o con mayor peso como resultado, se calcularán las coordenadas ajustadas para los puntos nuevos en el sistema de coordenadas locales. Las pruebas estadísticas

16

extendidas facilitan al usuario valorar la calidad de los datos ajustados (Redes Vectoriales y Terrestres). 1.02.3.12

TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS Y DEL DATUM

PINNACLE tiene un sistema completo de coordenadas y de datum para convertir alturas elipsoidales obtenidas con un GPS, en alturas ortométricas. El software utiliza 3 tipos de modelos geoidales.  Global (como USU-91 y EGM-96)  Regional (como GEOID 96 para U.S.A.)  Modelos Derivados para el usuario. Las transformaciones de coordenadas hacen posible calcular coordenadas para numerosos sistemas de cuadrículas locales como SPC-27; SPC-83; UTM-N.S; Universal Polar Stereographic (N y S) y otros Sistemas Nacionales. Otra característica importante es el cálculo de parámetros de transformación entre dos grupos de coordenadas, es decir WGS-84 y local o topográfica para puntos comunes y utilizarlos para obtener coordenadas locales para otros levantamientos utilizando un GPS. 1.02.3.13

MONUMENTACIÓN DE PUNTOS

Todos los puntos que conforman el control geodésico principal se encuentran monumentadas mediante hitos de concreto, en cuyo centro ha sido empotrado un perno de fierro de cabeza semiesférica que llevan grabados en bajo relieve en el concreto el nombre del punto. 1.02.4

LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE DETALLE

Los levantamientos topográficos directos, se apoyarán en las estaciones geodésicas que se establecieron paralelamente. Conforme a la escala requerida se ha efectuado el relleno de puntos, con una densidad para que los planos puedan ser generados a escala 1:1,000 Entrada del Túnel Zona de Presa y 1:500 Salida del Túnel. Las actividades básicas de la ingeniería, lo constituye la topografía en sus diferentes formas, a parte de ser la actividad prioritaria. En efecto, los demás estudios enumerados están relacionados con los accidentes físicos del terreno, y su ubicación con respecto al eje de la presa. Es así como los accesos a centros poblados, obras viales, camiones de acceso, canales de regadío, parcelas de sembrío, canteras de materiales a utilizarse han sido motivo de levantamiento topográfico. Partiendo de las estaciones de control topográfico todos los puntos registrados fueron codificados y almacenados conforme al detalle que se presentan en el terreno como ríos, quebradas, farallones, escarpas, terrenos de cultivo, viviendas, carreteras, estructura, etc. Se han tenido las consideraciones correspondientes al tomar la información del terreno formando entre puntos de radiación una especie de reticulado para que las curvas de nivel reflejen exactamente la configuración del terreno existente. Todos los levantamientos topográficos han sido ejecutados con instrumentos de la clase de Estación Total. Equipo Empleado 2 8 6

Estaciones Totales GTS 212 Topcon Bastones Telescópicos provistas de prismas Walkie Talkies "Comunicación" 17

1.02.5

TRABAJOS DE GABINETE

1.02.5.1

PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN DE CAMPO

Toda la información tomada en el campo es transmitida de los medios de almacenamiento de datos de Estación Total a nuestras estaciones de trabajo a través del Programa TOPOGRAPH con el módulo básico en la opción de comunicación. Esta información ha sido procesada por el módulo básico haciendo posible tener un archivo de radiaciones sin errores de cálculo y con su respectiva codificación de acuerdo a la ubicación de puntos característicos en el área que comprende el Levantamiento Topográfico. Para la adecuación de la información en el uso de los programas de diseño asistido por computadoras se utilizó una hoja de cálculos que permitió tener la información en el siguiente formato: N° Punto, Norte, Este, Elevación y descripción. Esto nos permitió utilizar el Programa “Colección de Datos” rutina hecha en Autolisp, para los efectos de utilizar luego los programas que trabajan en Plataforma Autocad para la confección de los planos de curvas de nivel según escalas indicadas. 1.02.5.2

CARTOGRAFÍA

En todo levantamiento en Sistema Cartográfico (Coordenadas UTM) se ha requerido lo siguiente:  Direcciones Horizontales (Ángulos horizontales), que es un extracto de las observaciones de los ángulos horizontales  Registros de las lecturas de las Distancias Electrónicas y Zenitales, que como en el anterior, es un extracto de las distancias electrónicas inclinadas observadas y los ángulos verticales observados en el campo.  Correcciones de refracción por temperatura y altura sobre el Nivel de Mar a las distancias inclinadas.  Reducción de Distancias, Refracción y Curvatura trasladando los datos del formato de campo al formato de Software SURVEY LINK programa para el cálculo exclusivo del sistema UTM con la información de los ángulos verticales observados, así como las distancias inclinadas corregidas procediéndose a calcular la excentricidad vertical debido a la diferencia existente entre la altura del instrumento y la altura de la señal visada. 1.02.5.3

CONTROL GEODÉSICO PRINCIPAL

GPS GEODESICO GLONASS ( 40 CANALES UNIVERSALES) Datum = WGS84 Coordinate system = UTMS Projection = TMERC Zone = Zone_17 : 84W to 78W Linear unit = Meters Meridiano central = 81°00'00"W DESC. COORD. GEODESICA N° 1 2 3 4

ESTACION GPS LIMON TUNEL ST-2 ST-3

1.03

COORD. UTM ALTURA

FACTOR

ELIP.

DE ESCALA

79°19'58.16786"W

1224,401

79°19'35.50572"W 79°30'54.04685"W 79°30'39.14280"W

1432,505 1139,749 1397,675

LATITUD

LONGITUD

5°54'31.78820"S 5°54'13.45650"S 5°55'40.66558"S 5°55'45.13773"S

NORTE

ESTE

ELEVACION

1.00002162

9346597,055

684561,467

1207,6768

1.00002482 0.99993446 0.99993833

9347158,093 9344538,544 9344399,947

685260,235 664382,248 664840,264

1415,6900 1124,0780 1382,7575

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA

1.03.1 GENERAL

18

Durante los Estudios Definitivos del Proyecto Olmos fueron elaborados gran cantidad de documentos referidos a los aspectos geológico-geotécnicos, basados en resultados de investigaciones básicas de campo, investigaciones de laboratorio y los análisis correspondientes. Otra fuente de información importante proviene de la etapa de construcción de los primeros kilómetros del Túnel Trasandino. El CONCESIONARIO ha efectuado una revisión y análisis de la documentación disponible, realizando además las inspecciones oculares a los sitios de emplazamiento o trazo de las principales obras, además de algunas pruebas de campo y de laboratorio como por ejemplo: Ensayos de laboratorio de mecánica de rocas e índice de abrasividad de algunas muestras de roca involucrados con el Túnel Trasandino, análisis para identificación de arcillas expansivas en el material impermeable que podría ser usado para la represa, entre otros. De las revisiones y evaluaciones efectuadas, se ha encontrado que existen algunas diferencias importantes entre las conclusiones de los estudios previos y las condiciones realmente encontradas en campo, referidas por ejemplo a las interpretaciones de las condiciones geológicas del Túnel Trasandino, que resultaron muy diferentes en el tramo excavado por el frente oriente, procesos constructivos, etc. Por lo expuesto, se ha considerado la conveniencia de tomar con reserva aquellos datos que generen duda. También debe señalarse que, en el Estudio Definitivo la calidad geomecánica de los macizos rocosos fueron clasificados aplicando los criterios rusos en cuatro grupos. Así en los perfiles geológicos se emplea las simbologías: II, I 2, I1 y I0, mientras que en los documentos geofísicos se emplean las simbologías: IV - III – II - y I, siendo identificadas las rocas de mejor calidad con el símbolo IV y las de baja calidad con el símbolo I. Sin embargo, en la elaboración del presente Expediente Técnico se emplea también cuatro tipos o calidades de roca, pero representado por una simbología que califica de manera inversa al criterio Ruso, las calidades de roca, como se muestra en el siguiente cuadro: TIPO O CALIDAD DE ROCA Muy buena a buena Regular Mala Muy mala

ESTUDIOS DEFINITIVOS (ED.1) (ED.2) II IV I2 III I1 II I0 I

EXPEDIENTE TÉCNICO (ET) I II III IV

No obstante la clasificación adoptada en la elaboración del Expediente Técnico, para los datos provenientes de los Estudios Definitivos, se ha visto conveniente no cambiar su clasificación original, para mantenerlos íntegros con todo el conjunto de datos de estos estudios. Por lo tanto, a fin de facilitar un mejor entendimiento del texto a continuación, y evitar confusiones entre las clasificaciones comparadas en el cuadro anterior, se aclara que, todo símbolo de clasificación se acompaña por unas letras y números entre paréntesis, que identifican la fuente o procedencia de dicha clasificación, como se señala en seguida: (ED.1) - Significa que la clasificación procede del Estudio Definitivo y se emplea en los mapas y perfiles geológicos (ED.2) - Significa que la clasificación procede del Estudio Definitivo y se emplea en los documentos geofísicos. (ET) Significa que la clasificación corresponde al Expediente Técnico. Así por ejemplo: 19

  

Cuando en el texto aparece la simbología II (ED.1) significa que, la clasificación corresponde a los Estudios Definitivos, con objetivos geológicos, y que la roca es de buena calidad. Cuando en el texto aparece la simbología II (ED.2) significa que, la clasificación corresponde a los Estudios Definitivos, con objetivos geofísicos, y que la roca es de mala calidad Cuando en el texto aparece la simbología II (ET) significa que, la clasificación corresponde a lo adoptado en el Expediente Técnico y que la roca es de regular calidad.

En la elaboración de la Ingeniería de Detalle (antes del inicio de la construcción), se adoptarán los parámetros geomecánicos, modelos geológicos y clasificaciones geomecánicas, que resulten más realistas, pero queda claro que los parámetros geotécnicos y geológicos a adoptarse finalmente, deben ser analizados también a la luz de los resultados obtenidos durante la fase de la construcción. 1.03.2

PRESA LIMÓN

1.03.2.1

CONDICIONES GEOLÓGICAS, HIDROGEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS

En el marco de la elaboración del Estudio Definitivo del Proyecto Olmos, concluido en 1982, se llevaron a cabo investigaciones geotécnicas voluminosas de campo, en el emplazamiento previsto de la presa Limón, así como en las potenciales canteras de préstamo de materiales de construcción, ubicados en el valle del río Huancabamba. Como parte de estas investigaciones se ejecutaron 2,650 m de perforaciones de sondeo, 145 calicatas, diferentes investigaciones geofísicas llevadas a cabo por TECHNOPROMEXPORT, en una longitud total de casi 20,000 m, 174 ensayos de permeabilidad de campo y un gran número de ensayos de laboratorio practicados sobre muestras del suelo y la roca. En el Estudio Definitivo, Volumen 2, Parte 3 – Condiciones ingeniero – geológicas, se muestran detalladamente los resultados de estas investigaciones, así como también las condiciones geológicas, hidrogeológicas y geotécnicas de diseño y ejecución de la presa Limón, a partir de los cuales ha sido elaborado el presente documento. En los planos XT-III-1-03 al XT-III-1-06, se muestran el mapa del macizo rocoso del sitio de la presa, la sección ingeniero – geológica e hidrogeológica del valle del río en el emplazamiento de la presa y las propiedades geotécnicas más relevantes de los diferentes horizontes litológicos. A continuación del texto se consigna un breve resumen de los resultados y conclusiones de las investigaciones de 1980 – 1981 más importantes. El emplazamiento de la Presa Limón está situado en el curso medio del río Huancabamba, a 1.2 Km aguas abajo de la desembocadura de la quebrada Los Burros. El valle del río, en este tramo, tiene un perfil en forma de "V" con sus laderas rocosas con pendientes de 30 - 40º y a veces mayor. El fondo del valle es de un ancho de 200 m y se compone predominantemente de depósitos gravo-guijarrosos y de cantos rodados con relleno arenoso, de un espesor de hasta 38 m. Los depósitos de cantos, gravas y guijarros tienen densidad considerable y, localmente, una estratificación y débil cementación. La superficie de los depósitos aluviales está cubierta con una capa de suelo fino arcillo - arenoso de un espesor de 1 a 2 m. La permeabilidad de los depósitos aluviales es variable, de modo que la capa superior, con un espesor de 10-15 m, tiene coeficiente de filtración k=3.5x10 -4 m/s, la capa intermedia con un espesor de 10-15m, presenta coeficiente de filtración k=2x10 -

20

3

m/s; y la capa inferior, con un espesor de 5 a 8 m, nuevamente presenta coeficiente de filtración k=3.5x10-4 m/s. Los estribos y el lecho rocoso del valle están compuestos por andesitas y dacitas. Dentro del macizo rocoso se pueden demarcar dos zonas de alteración, zona I (ED.1) de meteorización y distensión de rocas y zona II (ED.1) de rocas intactas que no fueron sometidas al efecto de meteorización y distensión. Además, debido al grado de meteorización, la zona I del macizo rocoso está dividida en las siguientes subzonas: 

Subzona I1, (ED.1) presente en los flancos de la presa, en la zona superficial del terreno, de un espesor de 20 m, dentro de la cual la roca se encuentra significativamente alterada por procesos de meteorización, debido a lo cual muestra propiedades físico – mecánicas algo inferiores, sistemas de fisuramiento pronunciados y mayor permeabilidad (debajo de los depósitos aluviales, en la zona del cauce del río esta parte del complejo rocoso no se encuentra registrada por medio de las investigaciones de sondeo):



Subzona I2 (ED.1) en la cual la roca se halla, generalmente, muy poco alterada por procesos de meteorización, más compacta, pero aun, localmente, con sistemas de fisuramiento pronunciados y una permeabilidad considerable.

La resistencia y la deformabilidad de las rocas inalteradas -zona II (ED.1), se caracterizan por sus altos valores para todos los tipos de rocas. La resistencia a la comprensión simple es de 110 a 140 MPa, la velocidad de las ondas elásticas longitudinales es mayor que 5,000 m/s y el módulo de deformación de 13,000 a 15,000 MPa. En las subzonas I1 y I2 (ED.1), la resistencia a la comprensión simple es 70 y 100 MPa respectivamente, la velocidad de las ondas elásticas longitudinales de 2,300 a 4,000 m/s y el modulo de deformación de 2,000 a 7,000 MPa. El macizo rocoso en la zona de la presa, se caracteriza por un considerable fallamiento tectónico. A lo largo del cauce del río se extienden dos fallas con orientación noroeste y con el ancho de la zona de trituramiento de 1 a 10 m, buzando casi verticalmente. Están acompañadas por sistemas de pequeñas fallas y grandes fracturas tectónicas que dividen el macizo en bloques de varias decenas de metros de lado. La falla más grande desemboca en la margen izquierda del valle con fuerte buzamiento, siendo el espesor total de la zona del plano de fallamiento de 4 m. En la zona de influencia de la falla, con un espesor total de 10 m, las rocas están considerablemente debilitadas a causa de alteraciones reiteradas y un fisuramiento elevado. Los sistemas de fallas más pequeñas y de fisuras tectónicas dividen el macizo del estribo izquierdo en bloques de 100 x 200 m, dentro de los cuales las rocas tienen una fragmentación de 0.1 a 3.0 m de tamaño. El flanco derecho del valle está compuesto de rocas del complejo efusivo, predominantemente de lavas de composición media, inyectadas por diques y stocks de granodioritas y pórfidos dacíticos. Los depósitos sueltos de origen deluvialproluvial y de derrubios se observan sólo al pie de ladera y tienen hasta 2-3 m de espesor. El sistema predominante de accidentes tectónicos son fallas de dirección noroeste con buzamiento vertical. Las grandes fallas tectónicas están acompañadas de sistemas de fracturas y fisuras ramificadas que forman la complicada estructura del 21

macizo rocoso. Las dimensiones de los bloques, delimitados por fallas con el ancho de la zona de trituramiento de 1 a 10 m son de 100 x 200 m en planta. Estas fallas forman con frecuencia sistemas de estructuras paralelas encajadas. Las fallas tienen, por lo general, sus zonas de influencia claramente marcadas, dentro de las cuales las rocas son más fisuradas, con procesos hidrotérmicos, oxidadas y con frecuencia atravesadas por vetas de calcita. En varios casos dentro de estas zonas fue registrada la cuarcificación de las rocas. Los sistemas de pequeñas fallas y fisuras tectónicas (de menos de 0.1 m de espesor) dividen el macizo rocoso en bloques con dimensiones de varias decenas de metros. A lo largo de estas fisuras las rocas están cataclazadas, sus paredes están cubiertas de arcilla de falla por frotamiento, a menudo las fisuras están completamente rellenas de cuarzo y calcitas. Las fallas y fisuras de dicho sistema generalmente carecen de zonas de influencia y en su cercanía inmediata las rocas son suficientemente intactas. Las fallas tectónicas se caracterizan por el contenido elevado de yeso, sobre todo en las zonas del plano de falla, donde la proporción de yeso cristalino o pulverizado, alcanza de 1 a 10 % en forma de nódulos y vetas, en las partes superficiales del macizo. En las zonas de influencia de las fallas tectónicas la resistencia de las rocas se encuentra reducida 1.5 a 2 veces y la deformabilidad 3 a 5 veces. La permeabilidad de las rocas del basamento está estrechamente ligada con su fisuramiento, originado por el tectonismo, la meteorización y distensión. Estas rocas se distinguen por una permeabilidad muy irregular lo que se hace notar en iguales límites inferiores de la variación del coeficiente de permeabilidad para diferentes zonas. Según se desprende del Estudio Definitivo, la más alta permeabilidad es típica de la Subzona I1 (ED.1) de meteorización y distensión intensas, especialmente en los lugares de contacto de los flancos con el fondo del valle, donde el coeficiente de permeabilidad varía de 3.5x10-5 a 3.5x10-4 m/s. En el resto de la Subzona I 1 (ED.1) dentro de los bloques estructural-tectónicos el coeficiente promedio es de 3x10 -5 m/s; y en las zonas de influencia de fallas de 6x10-5 m/s. Al aumentar la profundidad del macizo, la permeabilidad disminuye, en la subzona I 2 (ED.1) y zona II (ED.1) hasta 1.15x10-6 m/s En las zonas del plano de fallas el coeficiente de permeabilidad es igual, en promedio, a 1.15x10-7 m/s; es decir las zonas del plano de falla son prácticamente impermeables. Las aguas subterráneas en el área de la presa están presentes en los depósitos aluviales y en las rocas de basamento. El nivel de aguas en los aluviones queda a una profundidad de 1.5 a 2 m en el valle anegadizo y tiene una relación directa con las oscilaciones del nivel de agua en el río. Las aguas subterráneas en el fondo del valle tienen un nivel común con las aguas aluviales. En sentido transversal al valle el nivel freático se eleva paulatinamente. Las aguas subterráneas de los depósitos aluviales y de las rocas de basamento cerca de la superficie poseen, en algunos casos, débil agresividad ácida general, lixiviante y carbónica; además, las aguas subterráneas de las rocas con la napa profunda manifiestan una agresividad sulfática respecto al concreto.

22

Las aguas superficiales del río Huancabamba en algunos períodos del año tienen débil agresividad lixiviante. En marzo de 2004, se practicaron en el sitio de la presa dos perforaciones de sondeo S-1 y S-2, con profundidades de 47.5 m y 40.1 m, respectivamente. Durante la perforación se llevó a cabo el registro geológico de núcleos de los sondeos, también fueron medidos los niveles de la napa freática y se realizaron ensayos de permeabilidad del material aluvial gravoso (según el método Lefranc) y la roca (según el método Lugeon). A la profundidad de 32.5 m, en la perforación S-1, se registro roca andesita porfirítica, de estructura maciza, poco fracturada. De otro lado, a la profundidad de 29.5 m, en la perforación S-2, se encontró roca andesita y dacita porfirítica muy triturada/ fracturada. El nivel de la napa freática en la perforación S-1 se registró a 1.5 m de profundidad y, en el sondeo S-2, a 2.2 m de profundidad. En ambos sondeos se realizaron 4 ensayos de permeabilidad del material aluvial aplicando el método Lefranc, a profundidades de 17 a 30 m. Los valores del coeficiente de permeabilidad obtenidos se encuentran dentro del margen de k=2x10 -6 - 1x10-4 m/s, con el valor promedio de k(pr)= 2.1x10 -5 m/s. Mediante ensayos de permeabilidad de la roca según el método de Lugeon se obtuvieron valores de 13.3 y 4.1 U.L. en el sondeo S-1, y de 20 y 417 U.L. en el sondeo S-2. El valor de permeabilidad de 20 UL corresponde a un tramo desde 35.8 - 40.1m de profundidad, mientras que la permeabilidad de 417 UL corresponde a un tramo desde 30 a 40.1 m, extremadamente largo y con gran probabilidad de pérdidas de agua durante la prueba alrededor del obturador. Por otro lado la roca encontrada en la profundidad de 29.5 m en los primeros metros podría estar meteorizada, y durante el ensayo por saturación y erosión podría desintegrarse, causando un valor extremadamente alto de permeabilidad. En términos generales, puede constatarse que los sondeos S-1 y S-2 han confirmado los resultados y las conclusiones más relevantes de las investigaciones efectuadas en 1980 – 1981, haciendo notar que en éstos se obtuvieron valores más bajos del coeficiente de permeabilidad para los materiales aluviales, con respecto a los valores obtenidos en los trabajos de sondeo arriba indicados. En base a los resultados de las investigaciones realizadas en 1980 – 1981 y los resultados de las perforaciones S-1 y S-2, puede concluirse que las condiciones geológicas, hidrogeológicas y geotécnicas en el emplazamiento previsto de la presa Limón son favorables para construir la presa de material aluvial con losa de concreto del talud aguas arriba, debiéndose prever en el marco de la solución de la presa, las medidas adecuadas para reducir las pérdidas de agua a través de la base de presa, como igualmente para garantizar la estabilidad contra filtración del suelo y la roca en la zona del plinto. La solución más adoptada para reducir las pérdidas de agua a través de la base de la presa son: Diafragma en el lecho del río y pantallas de inyección en los estribos. En el caso de las excavaciones en superficie, para la identificación de la calidad de los macizos rocosos y para la aplicación de los elementos de sostenimiento se aplicará el índice SMR mejorado a partir del índice RMR, por Romana.

23

1.03.3

ALIVIADERO Y TÚNEL DE DESVÍO – SALIDA DE FONDO

1.03.3.1

GENERALIDADES

Las estructuras del túnel de desvío – salida de fondo y el aliviadero, se ubican en el flanco izquierdo del río Huancabamba. Todas estas estructuras usan un túnel de forma de baúl y sección variable, orientado paralelamente a la dirección del valle en ese sector y aproximadamente perpendicular al eje de la presa Limón. Para la interpretación geológica geotécnica de las obras hidráulicas antes mencionadas, se ha tomado como información básica, la proveniente de los Estudios Definitivos, además de las evaluaciones geológicas complementarias de superficie. 1.03.3.2

ASPECTOS GEOLÓGICOS

Litoestratigrafía A continuación se describen las características de las diferentes formaciones, en orden del más antiguo al más reciente. Formación Oyotún (Jz-o) La formación Oyotún corresponde al complejo efusivo del Jurásico, constituido predominantemente por porfiritas andesíticas, brechas y lavas tobáceas con intercalaciones de lentes de conglomerados tobáceos y areniscas tobáceas depositadas en capas gruesas. El buzamiento de estas capas rocosas varía de 40 a 60 hacia el sur-este, es decir se inclinan del estribo derecho al estribo izquierdo. En superficie estos macizos rocosos se presentan moderadamente fracturados y afectados por fallas de tercer orden de extensión local y fallas de primer orden. Esta unidad litológica tiene importancia, pues el mayor porcentaje del trazo de los túneles de desvío y aliviadero, se alojarán al interior de estas rocas. Intrusivos granodioríticos (K-g) Son cuerpos intrusivos, de formas tabulares en forma de grandes diques, constituido por granitos y grandioritas del Cretáceo-Terciario, probablemente asociadas a las pulsaciones del Batolito Andino. Las rocas del complejo intrusivo-efusivo se distinguen por altas resistencias, poca meteorización y fisuramiento bastante débil. El alineamiento de los cuerpos intrusivos presenta aproximadamente tendencia hacia el N-O, S-E. En profundidad tienen fuerte ángulo de buzamiento. Diques dacíticos (K-d) Están constituidas por dacitas y pórfidos dacíticos, de tonalidades gris verdosas, de textura porfídica, de cristales medianos y finos. En superficie se encuentran muy duros, y fisurados, se presentan en forma de filones o diques con espesores de hasta 50m En el área de estudio tienen propagación irregular. Depósitos cuaternarios (Q-) El valle del río Huancabamba en el sitio del eje de la presa, presenta una sección en forma de U abierta. El ancho del fondo aluvial varía de 200 m a 250m, se compone 24

predominantemente de depósitos gravo-guijarrosos y de cantos rodados con relleno arenoso, con estratificación grosera y presencia de lentes de material areno-gravoso. El espesor del colchón aluvial hasta el basamento rocoso ha sido determinado hasta en 35 - 40 m. En las laderas del flanco izquierdo del valle hay escasa cobertura de depósitos cuaternarios. Estructuras tectónicas El territorio en estudio se encuentra en uno de los sectores afectados por una intensa actividad tectónica, ocurrida durante el cretáceo-terciario, que se traduce en la formación de bloques por acción de falla. Por su intensidad se distinguen fallas de primer, segundo y tercer orden. La falla de primer orden cruza diagonalmente el valle de Huancabamba. Se alinea pasando por el estribo izquierdo del eje de la presa Limón y pasa por la quebrada Los Burros. Esta falla tiene aproximadamente unos 5 m de plano de falla milonitizado y unos 5m de roca triturada en ambos labios de falla, presenta fuerte ángulo de buzamiento. Esta falla intercepta la estructura superficial del Aliviadero y Túnel de la Salida de Fondo. Se debe aclarar que esta falla no es activa. El significado en obra será la de tener mayor cuidado en la excavación y mayor necesidad de empleo de elementos de sostenimiento para la estabilización de la excavación. Las de segundo orden presentan la zona del plano de falla de 1 a 2 m de espesor, rellenadas por brechas tectónicas y milonitas, y con la zona de influencia de 4-6 m de espesor constituida por rocas debilitadas muy fisuradas. Las fallas de tercer orden tienen la zona del plano de falla de 0.2 a 1 m de espesor y con la zona de influencia de 1 a 2 m de espesor. Del Estudio Definitivo se extrajo la información para las zonas tectónicas resumidas en el siguiente cuadro: Índices promedio del fisuramiento

Zonas y subzonas (en el numerador: los bloques estructural - tectónicos;

de las rocas del complejo efusivo.

en el denominador: las zonas de influencia de fallas tectónicas)

. Distancia entre fisuras, cm

. Ancho de fisuras, mm

Roca tipo I1 - (ED.1)

Roca tipo I2 (ED.1)

Roca tipo II (ED.1)

10 - 15

15 - 30

20 - 40

3–7

5–7

5 - 10

1-2

0.5 - 2

0.5 - 1

1–2

0.5 - 2

0.5 - 1

. Relleno de fisuras

arcilla de frotamiento,

milonita, en parte

sin relleno

. Relación de vacíos de fisuras, %

3–4

2-3

1-2

5–7

3–5

3-4

De acuerdo a la clasificación establecida en los Estudios la roca de tipo I1 (ED.1) corresponde al plano de falla, la roca de tipo I 2 (ED.1) corresponde a la zona de las cajas de falla, mientras que la roca tipo II (ED.1) corresponde a la zona fuera de la influencia de fallas tectónicas. Según los estudios previos, sobre la base de la información obtenida a partir de las perforaciones y la geofísica, se ha determinado que la zona de intenso fisuramiento de las rocas de basamento estaría difundida hasta una profundidad de 20-30m. 25

Discordancias Los contactos entre las rocas porfiritas andesíticas brechosas de la formación Oyotún y los intrusivos granodioríticos del cretáceo, son discordantes, dichas discordancias deben ser consideradas como planos de debilidad, semejantes a fallas de segundo a tercer orden. Condiciones hidrogeológicas El nivel freático se identifica muy cerca de la rasante de las obras subterráneas, por lo que no se excluye la presencia de aguas subterráneas en forma de goteos. Los caudales no deberían superar 1 a 2 l/s., por cada 1000m excavados. Procesos geodinámicos (Fenómenos de Geodinámica Externa) En la superficie de los macizos rocosos predominan los procesos de distensión así como las dislocaciones gravitacionales de rocas hasta una profundidad de 40 a 50 m, y entre los procesos relacionados con la actividad de las aguas superficiales, el de mayor difusión es el proceso de meteorización y el de intensa erosión de los depósitos sueltos de las laderas, presentándose el fenómeno con más evidencia en las épocas de lluvias en las laderas escarpadas del río Huancabamba casi carentes de vegetación. 1.03.3.3

ENSAYOS DE GEOMECÁNICOS

LABORATORIO

Y

PARÁMETROS

Del Estudio Definitivo se extrajo las propiedades físico-mecánicas de las rocas volcánicas del complejo efusivo Oyotún, que ocupa más del 80% del trazo del túnel. Índices promedio de las propiedades de

En

las rocas del complejo efusivo.

tectónicos. Zona y Subzonas

tectónicas. Zonas y Subzonas

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

II (ED.1)

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

II (ED.1)

600

1000

1300

500

750

1000

. Módulo de deformación, 103 Kg/cm²

20

65

150

3

15

20

. Coeficiente de fricción

0.70

0.75

0.85

0.55

0.65

0.70

. Cohesión, kg/cm²

1.00

2.00

3.00

0.50

0.50

1.00

. Coeficiente de permeabilidad, m/día

2.50

1.50

0.10

5.00

2.50

1.50

. Resistencia a compresión simple,

los

bloques

estructural

-

En las zonas de influencia de fallas

Kg/cm²

En el siguiente cuadro se resume las propiedades físico-mecánicas de las rocas intrusivas a ser atravesadas en la excavación del túnel.

Índices promedio de las propiedades de las

En los bloques estructural - tectónicos.

rocas del complejo intrusivo-efusivo.

Zona y Subzonas

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

En las zonas de influencia de fallas tectónicas. Zonas y Subzonas

II (ED.1)

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

II (ED.1)

. Resistencia a compresión simple, Kg/cm²

600

1300

2000

500

900

1000

. Módulo de deformación, 103 Kg/cm²

40

55

150

10

20

30

26

. Coeficiente de fricción

0.70

0.75

0.85

0.55

0.65

0.70

. Cohesión, kg/cm²

1.00

2.00

3.00

0.50

0.50

1.00

. Coeficiente de permeabilidad, m/día

1.00

0.10

0.10

1.50

0.50

0.10

1.03.3.4

EVALUACION DE LAS CONDICIONES GEOLÓGICO GEOTECNICAS A LO LARGO DEL TÚNEL DE DESVÍO-SALIDA DE FONDO Y DEL ALIVIADERO

A fin de establecer la correspondencia entre las tres categorías del macizo rocoso adoptadas en el Estudio Definitivo y las clasificaciones preconizadas por Bieniawski, se ha elaborado el siguiente cuadro comparativo. Categorías adoptadas en el Estudio definitivo ( ED.1)

II

I2

I Clasificación de Bieniawski (Índice RMR)

Rocas muy buenas RMR=100-81

II

III

Rocas buenas RMR=80-61

Rocas regulares RMR=60-41

I1

I0

IV

V

Rocas malas RMR=40-21

Rocas muy malas RMR=20-0

En la siguiente tabla se detallan algunas características de los diferentes tipos de macizo rocoso según su índice RMR. Clase de Roca I

II

III

IV

V

Características

RMR

Espaciamiento de discontinuidades > 1.00 m, muy competente con resistencia compresivas > 150 MPa, juntas cerradas y roca sana Espaciamiento de discontinuidades 0.60 a 2.00 m, competentes con resistencia compresiva de 80 a 150 MPa, rocas sana a ligeramente intemperizadas. Espaciamiento de discontinuidades 0.20 a 0.60 m, competentes con resistencia compresiva de 50 a 100 MPa, rocas con intemperización ligera a moderada. Espaciamiento de discontinuidades 0.06 a 0.20 m, poco competentes con resistencia compresiva de 25 a 75 MPa, rocas con intemperización moderada a alta. Espaciamiento de discontinuidades < 0.06 m, con relleno de material suave en juntas, rocas incompetentes con resistencia compresiva 150 MPa, juntas cerradas y roca sana Espaciamiento de discontinuidades 0.60 a 2.00 m, competentes con resistencia compresiva de 80 a 150 MPa, rocas sana a ligeramente intemperizadas. Espaciamiento de discontinuidades 0.20 a 0.60 m, competentes con resistencia compresiva de 50 a 100 MPa, rocas con intemperización ligera a moderada. Espaciamiento de discontinuidades 0.06 a 0.20 m, poco competentes con resistencia compresiva de 25 a 75 MPa, rocas con intemperización moderada a alta.

RMR

Comentarios Roca volcánica y granítica masiva.

81 - 100

61 - 80

Generalmente roca volcánica y granítica poco fracturada

41 - 60

Roca volcánica y granítica, por debajo del horizonte intemperizado.

0 - 40

Ocurren en zonas fracturadas y zonas de dislocación por fallas tectónicas, o zonas próximas a la superficie del afloramiento rocoso.

32

Del perfil geológico geotécnico, a lo largo del trazo de la estructura de la bocatoma provisional, se desprende las siguientes características. PROGRESIVA

DIST

%

0+000-0+049.60

49.60

14.5

0+49.60- 0+065.60

16.00

4.7

0+065.60-0+090.70

25.10

7.4

0+090.70 - 0+116.00

25.30

7.4

0+116.00 - 0+200.00

84.00

24.7

0+200.00 - 0+209.00

9.00

2.6

0+209.00 - 0+231.00

22.00

6.5

0+231.00 - 0+277.90

46.90

13.8

0+277.00-0+340.46

62.56

18.4

TOTAL

LITLOGÍA RMR TIPO DE ROCA Andesitas porfirìticas y tobas brechosas, III-(ET) regular a 37 muy alteradas y fracturadas mala calidad Andesitas porfiriticas afectadas por falla de 29 III- (ET)Mala calidad 2do orden Andesitas porfirìticas y tobas brechosas, III- (ET)regular a 37 muy alteradas y fracturadas mala calidad Andesitas porfiriticas afectadas por falla de 29 III-(ET) Mala calidad 2do orden Dique de pórfido granítico, muy duro, 37 III-(ET) Mala calidad moderadamente fracturado y alterado. Dique dacítico, alteradas y fracturadas 37 III- (ET)Mala calidad Andesitas porfirìticas y tobas brechosas, 37 III-(ET) Mala calidad muy alteradas y fracturadas Depósitos coluviales de 2 a 3m de espesor II- (ET)Regular a en profundidad andesitas porfiriticas 37 mala calidad alteradas y fracturadas Andesitas porfirìticas y tobas brechosas, II-(ET) Regular a 37 regularmente alteradas y fracturadas mala calidad

340.46 100.00

De los 340.46 m, las calidades de roca se distribuyen en la siguiente proporción:   

Las zonas de falla de segundo y tercer orden tercer orden equivalen aproximadamente a 47.30 m (14%) Las rocas de mala calidad, correspondientes a roca tipo III (ET), equivalen aproximadamente a 246.26 m (72%) Los depósitos sueltos equivalen aproximadamente a 46.9 (14%)

1.03.4.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES a.- A lo largo del trazo de la estructura de la bocatoma provisional, se excavará principalmente dos tipos de roca ígnea, las andesitas brechosas y los pórfidos granodioríticos, ambas corresponden a rocas de mala calidad tipo III (ET), equivalente a la subzona I1 (ED.1), Las condiciones geológicas se evalúan favorablemente, no existen aspectos limitantes para la construcción de las obras. b.- Las informaciones básicas y las observaciones de campo identifican la presencia de fallas de tercer y segundo orden, que interceptarán el trazo de la estructura. Dichas fallas tienen un fuerte ángulo de buzamiento, con posición transversal al eje de la estructura y tienen la zona del plano de falla de 1 a 2 m de espesor y con la zona de influencia de hasta 25 m. c.- No se prevé encontrar agua subterránea, salvo algunas zonas con goteo.

d.- Para la excavación de roca fija se recomienda uso de explosivos.

33

1.03.5

CONDICIONES GEOLÓGICAS DEL TÚNEL DE LA BOCATOMA DEFINITIVA

1.03.5.1

GENERALIDADES

En la Segunda Etapa de la Presa Limón la captación de las aguas embalsadas en la presa de Limón y su alimentación hacia el túnel trasandino está prevista mediante una bocatoma y un tramo lateral del Túnel Trasandino que parte del flanco izquierdo de la quebrada Los Burros y se extiende a lo largo de 1,120m, punto donde se empalma con el Túnel Trasandino. Esta estructura se compone además de un pique, y una galería de ventilación. La información geológico-geotécnica que se consigna a continuación, ha sido tomada principalmente del Estudio Definitivo y especialmente de los registros geológicos del tramo excavado del Túnel Trasandino por el frente oriental, y complementado con las observaciones de las condiciones geológicas de superficie, efectuadas por El CONCESIONARIO. 1.03.5.2

ASPECTOS GEOLÓGICOS

1.03.5.2.1.

Litoestratigrafía

El macizo rocoso involucrado con el túnel de la bocatoma definitiva, se caracteriza por el desarrollo del complejo efusivo del Jurásico denominado formación Oyotún (Jzo), que comprende predominantemente porfiritas andesíticas con brechas de lavas y lavas tobáceas con intercalaciones de lentes de conglomerados tobáceos y areniscas tobáceas, intruidas por diques de pórfidos granodioríticos, y dacíticos. También se pronostica la ocurrencia de xenolitos de rocas metamórficas del grupo Olmos, cuyos tamaños pueden alcanzar hasta unas decenas de metros. A continuación se describe las características de las diferentes formaciones geológicas. Formación Oyotún (Jz-o) La formación Oyotún corresponde al complejo efusivo del Jurásico, constituido predominantemente por porfiritas andesíticas, brechas y lavas tobáceas con intercalaciones de lentes de conglomerados tobáceos y areniscas tobáceas depositadas en capas gruesas. En superficie estos macizos rocosos se presentan moderadamente fracturados y afectados por fallas de tercer a cuarto orden de extensión local Intrusivos granodioríticos (K-g) Son cuerpos intrusivos, de formas tabulares, constituido por granitos y grandioritas del Cretáceo-Terciario. Las rocas del complejo intrusivo-efusivo se distinguen por sus altas resistencias, poca meteorización y fisuramiento bastante débil. El alineamiento de los cuerpos intrusivos presenta aproximadamente tendencia hacia el N-O, S-E. En profundidad tienen fuerte ángulo de buzamiento. Diques dacíticos (K-d) Están constituidas por dacitas y pórfidos dacíticos, de tonalidades gris verdosas, de textura porfídica, se presentan con espesores de hasta 50m En el área de estudio tienen propagación irregular.

34

1.03.5.2.2. Estructuras tectónicas Según los pronósticos del Estudio Definitivo, el trazo del túnel de la bocatoma definitiva estará afectado por estructuras de falla de diferente magnitud, donde la zona de falla está rellenado por milonitas y arcillas de frotamiento de 1 a 3 m de espesor, y con la zona de influencia en forma de rocas debilitadas de 1 a 20 m de espesor. Sin embargo durante el proceso constructivo del Túnel Trasandino entre las progresivas 1+120 a 2+200, se encontraron solamente fallas de tercer a cuarto orden. En consecuencia, en la construcción del túnel de la bocatoma definitiva la influencia de las fallas debe ser más limitada a lo pronosticado en los Estudios Definitivos. Del Estudio Definitivo se extrae la información para las zonas tectónicas resumidas en el siguiente cuadro: Índices promedio del fisura-

Zonas y subzonas (en el numerador: los bloques estructural - tectónicos; en el

miento

denominador: las zonas de influencia de fallas tectónicas)

de

las

rocas

del

complejo efusivo Subzona I1 –(ED.1)

Subzona I2 (ED.1),

Subzona II (ED.1),

10 – 15

15 - 30

20 - 40

3–7

5–7

5 - 10

1-2

0.5 - 2

0.5 - 1

. Distancia entre fisuras, cm

. Ancho de fisuras, mm . Relleno de fisuras ..Relación

de

vacíos

1–2

0.5 - 2

0.5 - 1

arcilla de frotamiento,

milonita, en parte

sin relleno

3–4

2-3

1-2

5–7

3–5

3-4

de

fisuras, %

1.03.5.2.3. Condiciones hidrogeológicas La profundidad del túnel respecto a la superficie no excede a los 200 m. Sobre la base del resultado de las perforaciones exploratorias correspondientes a la etapa de Estudios Definitivos, el nivel freático se encuentra por lo general entre 75 a 100 m por encima de la rasante del túnel. En el proceso de construcción del Túnel Trasandino, los registros geológicos reportan zonas humedecidas y con goteos, sin precisar caudales. La referida experiencia orienta a pronosticar que durante el proceso de construcción del túnel de la bocatoma definitiva, solo se encontrarán emanaciones de agua en forma de goteos o pequeños chorros, cuyos caudales podrán ser drenados con equipos de bombeo convencional. 1.03.5.3

PARÁMETROS GEOMECÁNICOS

Del estudio Definitivo se extrajo las propiedades físico-mecánicas de las rocas volcánicas del complejo efusivo Oyotún, que ocupa la mayor parte del trazo del túnel. Índices promedio de las propiedades de

En

las rocas del complejo efusivo.

tectónicos. Zona y Subzonas

tectónicas. Zonas y Subzonas

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

(II) (ED.1)

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

II (ED.1)

600

1000

1300

500

750

1000

. Módulo de deformación, 10 Kg/cm²

20

65

150

3

15

20

. Coeficiente de fricción

0.70

0.75

0.85

0.55

0.65

0.70

. Cohesión, kg/cm²

1.00

2.00

3.00

0.50

0.50

1.00

. Coeficiente de permeabilidad, m/día

2.50

1.50

0.10

5.00

2.50

1.50

. Resistencia a compresión simple, Kg/cm² 3

los

bloques

estructural

-

En las zonas de influencia de fallas

35

En el siguiente cuadro se resumen las propiedades físico-mecánicas de las rocas intrusivas a ser atravesadas en la excavación del túnel. Índices promedio de las propiedades de las rocas del complejo intrusivoefusivo.

En los bloques estructural tectónicos. Zona y Subzonas I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

(II) (ED.1)

I1 (ED.1)

I2 (ED.1)

II (ED.1)

600 40 0.70 1.00 1.00

1300 55 0.75 2.00 0.10

2000 150 0.85 3.00 0.10

500 10 0.55 0.50 1.50

900 20 0.65 0.50 0.50

1000 30 0.70 1.00 0.10

. Resist. a compresión simple, Kg/cm² . Módulo de deformación, 103 Kg/cm² . Coeficiente de fricción . Cohesión, kg/cm² . Coeficiente de permeabilidad, m/día

1.03.5.4

En las zonas de influencia de fallas tectónicas. Zonas y Subzonas

EVALUACION DE GEOTECNICAS

LAS

CONDICIONES

GEOLÓGICO

Las clasificaciones geomecánicas son las mismas a las adoptadas para el caso de las exacciones subterráneas. Para efectos comparativos y uso del índice RMR, de Bieniawski, se pone como referencia el siguiente cuadro. Categorías adoptadas en el Estudio Definitivo (ED.1) Clasificación de Bieniawski (Índice RMRR)

II

I2

I1

I0

I

II

III

IV

V

Rocas muy buenas RMR=100-81

Rocas buenas RMR=80-61

Rocas regulares RMR=60-41

Rocas malas RMR=40-21

Rocas muy malas RMR=20-0

Para el pronóstico de las condiciones geológicas y geotécnicas a encontrase durante la construcción del túnel de la bocatoma definitiva, se ha tomado como referencia las experiencias obtenidas durante el proceso de construcción del túnel trasandino, entre las progresivas 1+120 y 2+200, cuyos detalles se resumen a continuación. CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS- TÚNEL TRASANDINO (PROGRESIVAS 1+120 Y 2+200. PROGRESIVA 1+120-1+142 1+142-1+150 1+150-1+172 1+172-1+210 1+210-1+242 1+242-1+273 1+273-1+330 1+330-1+370 1+370-1+383 1+383-1+390 1+390-1+456 1+456-1+500 1+500-1+520 1+520-1+533 1+533-1+546 1+546-1+564 1+564-1+600 1+600-1+620 1+620-1+712 1+712-1+755 1+755-1+800 1+800-1+955 1+955-1+980 1+980-2+025 2+025-2+045 2+045-2+200 Total

DISTANCIA (M) 22.00 08.00 22.00 38.00 32.00 31.00 57.00 40.00 13.00 07.00 66.00 44.00 20.00 13.00 13.00 18.00 36.00 20.00 92.00 43.00 45.00 155.00 25.00 45.00 20.00 155.00 1080

LITOLOGÍA Andesita Andesita Aplita Aplita Aplita Andesita Aplita Aplita Aplita Aplita Aplita Aplita Andesita Andesita Andesita Andesita Andesita Andesita Andesita Granito Granito Dacita Dacita Dacita Dacita Dacita

RMR 68 71 59 59 69 54 54 71 71 57 71 66.5 56.5 64.5 53.5 70 70 35 40.5 51.5 57.8 67.7 55.18 67 57 70

TIPO DE ROCA I (ET) I (ET) II (ET) II (ET) I (ET) II (ET) II (ET) I (ET) I(ET) II (ET) I (ET) I (ET) II(ET) I (ET) II(ET) I (ET) I (ET) III (ET) III (ET) II(ET) II (ET) I (ET) II(ET) I (ET) II (ET) I (ET)

Concreto lanzado Concreto lanzado Concreto lanzado Concreto lanzado Concreto lanzado Concreto lanzado Concreto lanzado Pernos Pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado Concreto lanzado Cimbras Concreto lanzado + malla Concreto lanzado + malla Concreto lanzado + malla Concreto lanzado + malla Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos Concreto lanzado + pernos

36

Del cuadro anterior se colige las siguientes incidencias de los diferentes tipos de roca TIPO DE ROCA I (ET) II (ET) III (ET) IV (ET) TOTAL

LONGITUD (M) 467 321 112

% Buena calidad Regular calidad Mala calidad Muy mala calidad

1080

60 30 10 100

Considerando que los 1,120m de longitud del túnel de la bocatoma definitiva se excavarán en niveles más cercanos a la superficie, con relación al tramo de túnel que sirve de base analógica, dichos resultados se proyectan de manera más conservadora, asumiéndose el siguiente pronóstico:   

Las zonas de roca de mala calidad tipo III (ET), y los correspondientes a los planos de falla, equivalen aproximadamente a 170.0m (15%) Las zonas de roca de regular calidad II (ET), equivalen aproximadamente a 335 m (30%) Las zonas de roca de buena calidad I (ET), equivalen aproximadamente a 615m (55%)

1.03.5.5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

a- De a cuerdo al Estudio Definitivo se interpreta que a lo largo del trazo del túnel, se excavarán principalmente tres tipos de roca ígnea, Las andesitas brechosas, los diques granodioríticos y los diques dacíticos, con diferente grado de alteración y fracturación. Las condiciones geológicas se evalúan favorablemente, no existen aspectos limitantes para las obras b- No se prevé encontrar agua subterránea en caudales considerables, salvo algunas zonas con goteo. c- De los 1,120 m de túnel de la bocatoma, las calidades de roca se distribuirán en la siguiente proporción: roca de mala calidad III (ET) = 170m (15%), roca de regular calidad II (ET) = 335 m (30%) y, roca de buena calidad I (ET) = 615 m (55%).

37

1.03.6

TÚNEL TRASANDINO-CONDICIONES INGENIERO- GEOLÓGICAS

1.03.6.1

GENERALIDADES

Antecedentes Los estudios básicos a nivel de factibilidad y definitivo, del Túnel Trasandino, fueron ejecutados durante los años 1975-1979, y tuvieron como principal objetivo la identificación de las condiciones ingeniero-geológicas para la construcción del Túnel Trasandino mediante el empleo del método convencional, es decir de perforación y voladura (drill and blast). La gradiente de la rasante fue concebida en ascenso desde ambos frentes de ataque, para conseguir el drenaje natural de las aguas subterráneas, entre otras características. Quedaron pendientes de ejecución importantes tareas de investigación, como la continuación de la excavación del túnel piloto desde ambos frentes, a fin de despejar las siguientes incógnitas: 

 

La presencia de las rocas del complejo Olmos, caracterizada por sus condiciones ingeniero-geológicas relativamente menos favorables en comparación a las rocas de las otras formaciones involucradas con el trazo del túnel y potencialmente proclives al contenido de gases. La definición de las reales condiciones de temperatura gases, y aguas subterráneas, así como el grado de sus influencias en el proceso constructivo. Efecto de las condiciones tectónicas en la generación de esfuerzos primarios en la estabilidad del entorno excavado y los requerimientos de elementos de sostenimiento, entre otros.

En años más recientes, en diferentes períodos comprendidos entre los años 1988 y 2002, se ejecutaron 4,719.93 m de excavación por el frente de oriente y 1,501.95 por el frente de occidente, sumando 6,221.88 m de túnel excavado por el método convencional. Dichas excavaciones en gran medida han permitido aclarar algunas cuestiones anteriormente planteadas, pero también han surgido otras, relacionadas principalmente con el empleo del TBM (Túnel Boring Machine), previsto para la excavación de parte del tramo restante del túnel trasandino. En el presente informe se resumen las condiciones geológico-geotécnicas más saltantes y que responden a las cuestiones, pendientes de aclaración. Objetivos y alcances La excavación del Túnel Trasandino mediante el empleo del TBM, deberá ejecutarse sobre la base de la información y de los parámetros establecidos en la etapa de estudios de factibilidad y definitivos, antes referidos. Sin embargo, habiendo transcurrido más de 25 años desde la ejecución de dichos estudios, y con el aporte de los primeros kilómetros de túnel excavado, se han obtenido importantes elementos de juicio que ayudan a despejar algunas interrogantes, también en el curso de dicho intervalo de tiempo, en la experiencia nacional y mundial, han surgido nuevos conceptos y métodos aplicados en la construcción de las obras subterráneas. Por lo expuesto, EL CONCESIONARIO ha efectuado la reevaluación de las condiciones geológico-geotécnicas; en base a la información existente, y los aportes obtenidos a partir de las últimas excavaciones del túnel desde ambos frentes, y cuyos objetivos se sintetizan entre los siguientes:

38

 

 

Resaltar y actualizar la información más relevante, obtenida de los informes precedentes, compatibles con las necesidades para proseguir con la construcción del Túnel Trasandino. A la luz de los nuevos datos geológicos, obtenidos con las recientes excavaciones del Túnel Trasandino y el aporte del avance tecnológico en obras subterráneas, definir si se encontrarán o no las rocas del Paleozoico, y en caso de encontrarse, evaluar sus influencias en el proceso constructivo. Estimar y complementar los parámetros geomecánicos a lo largo del trazo del túnel, adaptados para el caso de excavación con el TBM. Impartir las recomendaciones pertinentes para la etapa de obra y referidos a la adopción del sistema mecanizado.

1.03.6.2

ASPECTOS GEOLÓGICOS

De acuerdo a los Estudios Definitivos y los mapas de los cuadrángulos (Pomahuaca) realizados por el INGEMMET, las rocas de la Cordillera Occidental de los Andes, en el ámbito del proyecto, presentan diferente litología, edad, y génesis, entre los cuales destacan los complejos, que se describen a continuación: Condiciones litológicas Desde el punto de vista de génesis y de acuerdo al pronóstico de los Estudios Definitivos, el túnel atravesará tres tipos de roca: Volcánicas. Intrusivas y Metamórficas, agrupadas en las siguientes formaciones: Rocas volcánicas   

FORMACIÓN PORCULLA.Bancos gruesos de brechas piroclásticas andesíticas, intercaladas, con tobas ácidas y conglomerados. FORMACIÓN LLAMA: Rocas efusivas del Cretáceo terciario inferior (Dacitas, Andesitas, lavas de Toba, Filitas, composición de Andesitas-Dacitas, y Dacitas- liparíticas) FORMACIÓN OYOTUN: rocas efusivas del Jurásico (Pórfidos cuarzosos, Pórfidos liparíticos)

Rocas intrusivas y filoneanas.  

Cuerpos intrusivos correspondientes al Batolito Andino, de edad Cretácea, con algunos centenares de metros de espesor, que cortan a las rocas del complejo Olmos, Oyotún y Llama. Diques graníticos y volcánicos con algunas decenas de metros de espesor, que cortan a las rocas intrusivas y las rocas volcánicas

Rocas metamórficas 

COMPLEJO OLMOS: Rocas metamórficas del Paleozoico inferior Constituidos por dos horizontes litológicos bien diferenciados El horizonte inferior constituido por esquistos carbono-arcillosos, y el horizonte superior constituido por bancos cuarzo-micáceos. Ambos horizontes se encuentran bastante plegados. En los afloramientos de las pampas de Olmos se encuentran moderadamente alterados y fracturados y en los cortes de la carretera Olmos corral quemado se presentan muy duras y en bloques

39

mayores de 0.5 m. Especialmente el horizonte cuarcítico es más dura y menos alterada. Es necesario aclarar que, de las diferentes formaciones antes señaladas, y de acuerdo a los estudios previos, el túnel atravesará todas las formaciones, excepto a la formación Porculla que se emplaza en niveles altimétricos muy superiores con relación a la rasante del túnel. De otro lado, de acuerdo a las recientes experiencias obtenidas a partir de la excavación del Túnel Trasandino, surgen importantes elementos de juicio para modificar la interpretación del modelo geológico original y desestimar la ocurrencia de las rocas del complejo Olmos, o considerar la eventualidad de dicha ocurrencia en tramos muy localizados. Este aspecto es tratado más adelante bajo el título Aclaraciones a la Interpretación del Perfil Geológico. El perfil geológico considerando las nuevas interpretaciones está presentado en el plano XT-II-A1-03. HIDROGEOLOGÍA Los estudios identifican el nivel freático sobre la rasante del Túnel Trasandino, premisa que se corrobora con los resultados obtenidos en las excavaciones por ambos frentes, evidenciándose con mayor intensidad la presencia de una alta humedad en la vertiente occidental. Por lo tanto durante el avance del frontón por el lado occidental se encontrarán filtraciones de agua en forma de goteras y pequeños chorros, no descartándose la probabilidad de ocurrencia de mayores flujos de agua, asociados a las fallas tectónicas de primer orden. Los estudios básicos pronostican un caudal de 10 l/s por 1 Km de excavación, pero que con la influencia de concentraciones de “bolsonadas” de agua en las fallas de primer orden, la afluencia total previsible podría incrementarse hasta alcanzar los caudales pronosticados en los Estudios Definitivos (1,000 l/s). Confrontando los caudales de agua realmente encontrados en el proceso de excavación de los primeros kilómetros de túnel piloto y del túnel propiamente dicho, por el frente Oriente y Occidente, los caudales alcanzaron solamente unos 2 a 3 l/s en tramos de 1 Km, pero luego de un período de algunos días a semanas disminuyó a caudales insignificantes. Dicha situación orienta a pronosticar que en los tramos restantes del túnel, por excavar, se encontrará caudales de agua inferiores a lo previsto en los Estudios definitivos. Sobre el particular se debe recurrir a las experiencias en otros túneles de condiciones geológicas aproximadamente semejantes como el túnel Yuncán, donde en el Km 5+850 se presentó la falla de Santa Isabel, de primer orden de aproximadamente 15 m de ancho, donde el caudal de agua se incrementó hasta 300 l/s paralizando por varios meses el avance de la excavación del túnel. De acuerdo a los reportes de excavación del Túnel Trasandino, las aguas subterráneas son cristalinas, frías, agradables al gusto, inodoras, y ligeramente mineralizadas. Cabe resaltar que los estudios definitivos refieren que las aguas encontradas en horizontes litológicos del complejo efusivo del Jurásico, asociadas a zonas altamente tectonizadas presentarán propiedades agresivas al concreto, por su alto contenido de sulfatos. Para los tramos restantes no refieren ninguna advertencia sobre la agresividad de las aguas.

40

Referente a la temperatura de las aguas, la ausencia de aguas termales en el ámbito del proyecto, ayuda a pronosticar que en lo que queda por excavar de túnel, será muy remota la posibilidad de encontrar aguas con altas temperaturas. Por el contrario, las aguas de recarga, discurren por las grietas actuando como elemento refrigerante para la disminución de la gradiente geotérmica. ASPECTOS TECTONICOS Todos los Complejos litológicos de rocas aparecen afectados por fallas tectónicas de diferentes ordenes, en su mayoría subverticales y orientadas en dirección Noroeste y Sureste. En todo el trayecto del Túnel las rocas debilitadas tectónicamente y correspondientes al plano de falla constituyen un 3%., mientras que las zonas de influencia constituyen un 9%, referido a la longitud total por excavar (13,888.57m). Los estudios identifican cuatro grupos de fallas en orden a la magnitud de sus espesores. En el cuadro siguiente, se sintetiza el pronóstico del número de fallas de primer, segundo, tercer y cuarto orden a encontrarse a lo largo del túnel, sus rangos de espesor del plano de falla y sus zonas de influencia: CARACTERÍSTICAS DE LAS FALLAS PREVISTAS

PLANO DE FALLA TIPO

PRIMER ORDEN

SEGUNDO ORDEN

TERCER ORDEN

CUARTO ORDEN TOTAL

CANT

6

ESPESOR (m)

~10

24

140

380

4

2

0

COMPOSICIÓN

-Arcillas -Limo arenoso -Material saturado -Arcillas -Limo arenoso -Material saturado -Arcillas -Limo arenoso -Material saturado -Limo arenoso -Material saturado

ZONA DE INFLUENCIA ESPESOR (m)

40

10

3

1

COMPOSICIÓN -Roca triturada -grava arenosa -Agua a presión, -eventualmente gases -Roca triturada -grava arenosa -Agua a presión, -eventualmente gases -Roca triturada -grava arenosa -Agua a presión, -eventualmente gases -grava arenosa -Agua a presión, -eventualmente gases

ANCHO TOTAL PLANO FALLA (m)

ANCHOT OTAL ZONA DE INF (m)

60

240

96

240

280

420

0

380

434

1,280

A la luz de los resultados de los primeros kilómetros excavados desde los frentes occidental y oriental, se ha observado que las fallas no tienen más de 10 metros de zona triturada. Igualmente por observaciones efectuadas a lo largo de la carretera Olmos- Corral Quemado que discurre en el ámbito del Túnel Trasandino, tampoco se evidencian espesores considerables en las zonas de influencia de las fallas. Como referencia ilustrativa, y como ejemplo de la zona tectonizada que generó las mayores dificultades en la excavación del Túnel Trasandino, es aquel tramo ubicado bajo la quebrada Los Burros, entre las progresivas 1+150 y 1+862, excavados por el frente del túnel Oriente. En dicho sector se encontraron rocas altamente tectonizadas afectadas por fallas regionales inversas En dicho sector afloran rocas de la formación Tinajones compuestos por intercalación de andesitas, brechas volcánicas, lodolitas y areniscas con lentes carbonosos. Los planos de falla no tenían espesores mayores de 2 m, con 5 m de zona de influencia a cada lado. 41

Durante la excavación del Túnel Trasandino de los tramos restantes, se podría asumir con criterio más realista, encontrar espesores de plano de falla menores a 10 metros con zonas de influencia inferiores a los 30 metros, siendo importante remarcar que las fallas tectónicas constituyen las concentraciones mas significativas de flujos de agua. De acuerdo a la tectónica regional, las principales estructuras en la parte NorOccidental tienen una posición N-S y NO y SE, debido a la influencia de la Deflexión del Huancabamba. En la práctica esto significa que las fallas mayores ocupan un alineamiento preferentemente trasversal al eje del túnel, condición que es la menos desfavorable para el proceso constructivo, el caso más desfavorable sería si las estructuras tectónicas se orientasen paralelamente al eje del túnel. Las fallas generalmente presentan fuerte inclinación, el ángulo de buzamiento varía entre 50 a 80º. Según la experiencia de los tramos excavados, los planos de las fracturas y de las principales fallas, presentan posición transversal al eje del túnel. En los siguientes bloc diagramas se muestra la influencia de la posición de las discontinuidades en relación al sentido de avance de la excavación. 

Rumbo perpendicular al eje de la excavación

a) Avance con el buzamiento

Avance

Condición muy favorable – Cuando el buzamiento es de 45° - 90°. Este es el caso más representativo para las obras del Túnel Trasandino. El rumbo de las estructuras es perpendicular a oblicua al eje del túnel, con buzamiento entre 70º a 80º, lo que corresponde a una condición muy favorable Condición favorable – Cuando el buzamiento es de 20° - 45°. b) Avance contra el buzamiento

Avance

Condición regular – Cuando el buzamiento es de 45° - 90°. También este caso será frecuente en la excavación del túnel Condición desfavorable – Cuando el buzamiento es de 20° - 45°

42

c) Rumbo paralelo al eje de la excavación

Condición muy desfavorable. – Cuando el buzamiento es de 40° - 90°; Condición desfavorable. – Cuando el buzamiento es de 20° - 45°; Condición regular.Buzamiento 0 – 20° y rumbo cualquiera Estos casos serán los menos frecuentes para la excavación del Túnel Trasandino Otro de los aspectos que conviene señalar es la influencia de las placas de Nazca y de Cocos que colisionan contra la corteza continental controlando el estilo tectónico y dirección de los esfuerzos tectónicos en el ámbito de influencia del Túnel Trasandino. En la siguiente figura se sintetiza la interacción entre las placas de Nazca y la corteza continental:

ASPECTOS NEOTECTÓNICOS

43

Según las precisiones del Instituto Geofísico del Perú (1981) (IGP), la neotectónica estudia las fallas activas o que hayan tenido reactivación en el transcurso de los últimos 10,000 años, es decir durante el Holoceno; pudiéndose distinguir hasta tres tipos de falla activa: -

Falla activa comprobada por sismicidad instrumental (parte del siglo XX) Falla activa documentada por la sismicidad histórica (entre los siglos XVI y XX) Falla activa evidenciada por estudios neotectónicos (entre 10,000 años y Siglo XV)

En el territorio peruano no se conoce ninguna falla activa con documentación de sismicidad histórica por lo tanto todos los casos corresponden al primer tipo. Los estudios efectuados por el I.G.P. (1981) revelan que en el territorio peruano existen numerosas fallas activas, las que se presentan en la siguiente relación. Las fallas activas en el Perú. Fallas

TM

Huaytapallana Quiches Chulibaya Tambomachay Huambo Cord. Blanca

I-S N N N N N N-S N N-S

Cayesh Pomacanchi

Coordenadas LW 75°03’ 77°30’ 70°25’ 72° 72° 77°55’ 77°15’ 75°40’ 71°30’

LS 11°56’ 8°25’ 17°28’ 13°30’ 15°40’ 8°35’ 10°15’ 11°05’ 14°

A 1969 1946

LT (km) 25 30 10 25 28

LR (km)

7.5+3.5 5+2

190 20 80

LM (km)

5 20 10-12 2-6 10 5

SR (m)

M

0.8-2V 0.7 H 3V 2V 2-3V 4-10V 1-50V ¿ 10?V

5.9

En el Cuadro anterior se ha usado la siguiente simbología: TM

:

Tipo de falla, es decir tipo de movimiento que corresponde a la última reactivación; las letras significan: I = Falla inversa Falla Normal S = Falla sinestral LW : Longitud al Oeste de Greenwich IS : Latitud Sur. Para la Cordillera Blanca se mencionaron las coordenadas extremas del sistema fallado. A : Año en que se produjo el sismo relacionado con la última reactivación comprobada por la sismicidad instrumental. LT : Longitud total (en kilómetros) del sistema de falla al cual pertenece la falla activa. LR : Longitud reactivada (en kilómetros) durante un sismo. Cuando hay varios tramos reactivados se les menciona con +. LM : Longitud máxima (en kilómetros) de la o las fallas activas que no tienen reactivación contemporánea con la existencia de la sismicidad instrumental. SR : Salto (en metros) de la falla activa. Se diferencia el salto vertical con V y el horizonte con H. M : Magnitud del sismo relacionado con la reactivación Del cuadro anterior se desprende que en el ámbito del Túnel Trasandino no se encuentran fallas activas.

44

ESTADO TENSIONAL DEL MACIZO Durante la excavación del túnel por el sector oriente, se experimentaron manifestaciones de fenómenos de estallido de rocas conocidos cómo “GOLPE DE MONTAÑA” ó “ROCK BURST” que se traducen en estallidos violentos de bloques de roca situadas en el perímetro de la sección excavada La experiencia de la excavación de los primeros 2,798.93 m por el frente oriental del Túnel Trasandino, revela que la intensidad del estallido o explosión es variable; depende de la concentración de los esfuerzos tectónicos primarios, los esfuerzos tensionales inducidos con la excavación y los esfuerzos tectónicos residuales. Teóricamente los esfuerzos tensionales pueden ser representados según los siguientes casos. Campo Uniaxial.- donde predomina un eje de esfuerzo, preferentemente el vertical. Ocurre cuando la excavación se realiza cerca de una cara libre, que se da en los grandes tajos abiertos, que no es representativo para el Túnel Trasandino. Campo Biaxial.- predominan dos ejes de esfuerzo, ocurre cuando la excavación se encuentra entre 1,000 a 2,000 m de profundidad. Este sería el caso representativo para el Túnel Trasandino. Campo Triaxial.-Los esfuerzos son hidrostáticos. Ocurre cuando las excavaciones se realizan a más de 2,000 m de profundidad La concentración de los esfuerzos y su respuesta en el proceso de excavación, depende de la forma y dirección del túnel. Mientras que el eje del túnel se oriente paralelamente a la dirección de los ejes de esfuerzo tectónico principal, las perturbaciones serán mínimas. Pero cuando el túnel se orienta transversalmente al eje de esfuerzo mayor, las perturbaciones serán severas. En el caso del Túnel Trasandino la orientación del eje del túnel toma una posición paralela a la dirección de esfuerzos mayores. En el tramo excavado del sector oriental del Túnel Trasandino, los golpes de montaña ocurrieron mediante estallidos y explosiones, seguidos uno de otro, en el intervalo de minutos a horas y como máximo dentro de 2 días. Mientras sea menor el intervalo de ocurrencia del estallido, mayor será la intensidad del golpe, es decir mientras más frecuente sea la explosión, la desestabilización será más severa. Como consecuencia de los estallidos surge la desescamación o astillamiento de roca, desprendimiento de bloques o simplemente la fracturación del perímetro excavado. En algunos casos más severos de la excavación del Túnel Trasandino, se tuvo que emplear cimbras metálicas para estabilizar un tramo afectado por golpes de montaña. Cómo consecuencia del gran encampane del Túnel Trasandino, se pronostica que este fenómeno será cotidiano durante la fase de excavación del túnel, y probablemente el que mayor atención requiera para su control. También cabe referir que para contrarrestar los daños que pueden ocasionar la influencia de los golpes de montaña se ha considerado la aplicación de elementos de sostenimiento, conforme se detalla en el plano XT-VII-01-04. TEMPERATURAS AL INTERIOR DEL TUNEL Y GASES

45

El Estudio Definitivo identifica, temperaturas de hasta 55°C al interior del túnel; la experiencia obtenida en los tramos excavados hasta la fecha, no ha evidenciado temperaturas superiores a los 36°C sobre todo en el tramo oriental con coberturas cercanas a los 1100 metros. Si consideramos la acción del flujo de las aguas subterráneas como un elemento refrigerante, la gradiente térmica de 1°C por cada 60 metros de profundidad debe disminuir aún más, por lo que se esperan registrar temperaturas inferiores a lo indicado en los estudios. Como referencia cabe citar la experiencia del túnel Mantaro, uno de los más profundos en territorio peruano y de los más complicados en su ejecución. En dicho túnel, en los tramos con mayor encampane (~1800m), la temperatura en el interior del túnel alcanzó la temperatura máxima de 36ºC. En tramos de menor encampane las temperaturas variaron entre 20 - 30ºC Referente a la presencia de gases en el proceso de excavación del Túnel Trasandino, los Estudios Definitivos revelan que se debe esperar apariciones de gases: carbónico, hidrógeno, hidrógeno sulfurado y metano, pero asociado a zonas trituradas por fallamiento y condicionada a la aparición de las rocas origen metamórfico de edad Paleozoica. Durante la excavación del túnel de la C.H. Mantaro, al atravesar rocas Paleozoicas esquistosas, se encontró una bolsonada de gases pesados. El primer tramo del túnel 2 atravesó los esquistos negros carbonosos. El 07.11.67, aproximadamente entre las progresivas 1+780 y 1+800 ocurrió una violenta expansión de gases pesados (CO 2 y H2S) provocando la asfixia e intoxicación de 15 trabajadores. En tramos adyacentes se verificaron ligeros indicios de emanación de gases pesados. En los tramos de rocas intrusivas no se encontró gases pesados ni tóxicos. Siguiendo la analogía anterior, y en el caso de no encontrar a las filitas de la formación Olmos en la excavación del túnel, también quedan muy pocas probabilidades de encontrar gases nocivos en el proceso de excavación Vale referir que en la excavación del tramo debajo de la Quebrada los Burros, no se encontraron gases pesados, o sus cantidades eran despreciables. La eventualidad de posibles surgimientos de gases, obligan a prever la ejecución de taladros de unos 30 m de longitud, en el caso de atravesar rocas metamórficas y zonas trituradas por fallas tectónicas. ACLARACIONES A LA INTERPRETACIÓN DEL PERFIL GEOLÓGICO. Los tramos excavados del túnel, por el frente Oriente debieron encontrar el contacto con las rocas metamórficas del Complejo Olmos, aproximadamente en la progresiva 3+500, pero en realidad la excavación avanzó hasta la progresiva 3+918.93 sin haber atravesado dicho contacto: La perforación TT-8 de 725m de profundidad, situado aproximadamente frente a la progresiva 3+700 alejado aproximadamente 1 km del eje, debió cortar el contacto con las rocas paleozoicas a la profundidad de 600m por debajo del nivel del terreno, pero aunque se profundizó hasta los 725 m., no se encontraron vestigios de las rocas metamórficas. Por lo que se deduce que el pronóstico de la ocurrencia de las rocas del complejo Olmos, tal como fue interpretado en la etapa del Estudio Definitivo, no

46

se sustenta en ningún hecho real comprobado mediante perforaciones; es solo una inferencia sobre la base de afloramientos de filitas en territorios adyacentes. El cuerpo metamórfico que aparece en superficie en el flanco derecho de la quebrada Los Burros, aproximadamente cerca de la progresiva 3+500, parece ser un gran xenolito, muy semejante al encontrado en la excavación del túnel occidente y que se encuentra entre las progresivas 18+590 y 18+610. Las interpretaciones realizadas por INGEMMET en la carta geológica nacional, revelan que en los niveles altimétricos correspondientes al trazo del túnel, se atravesará rocas volcánicas y rocas intrusivas en mayor proporción a lo pronosticado en los Estudios Definitivos. El territorio involucrado con el trazo del túnel ocupa un antiguo graven asociado a la deflexión del Huancabamba, dicho graven se interpreta como un paleovalle de más de 2,400 m de profundidad labrada en rocas Paleozoicas y rellenada por rocas volcánicas y cuerpos intrusivos de edad Mesozoica. Con lo cual se explica que todo el túnel se excavará en rocas volcánicas e intrusivas y las rocas del complejo Olmos no serán atravesadas por el túnel, por encontrarse en niveles más profundos. Tal hipótesis es concordante con los resultados de las excavaciones en ambos frentes, donde se ha encontrado solamente rocas volcánicas e intrusivas, muy semejantes por sus propiedades petrológicas, origen y edad. 1.03.6.3

CONDICIONES INGENIERO-GEOLOGICAS

Las condiciones ingeniero-geológicas están referidas a las siguientes progresivas. GALERIA DE ACCESO Progresiva 0+012 a 1+921 Cobertura sobre el túnel, no excede los 200 metros. Estado actual: Tramo de túnel excavado, completamente sostenido y revestido entre las progresivas 1+150 a 1+862 Estas Rocas pertenecen a la formación Oyotún TUNEL TRASANDINO (SECTOR ORIENTE) Progresiva 1+118 a 3+ 918.93 Cobertura sobre el túnel: entre 400 y 1000 metros Estado actual: Tramo de túnel excavado con sostenimiento temporal. Litología: Entre las prog. 1+755 á 1+852 se presentaron pórfidos andesíticos y dacitas, diques aplíticos y tonalitas. TUNEL TRASANDINO (SECTOR ORIENTE) Progresiva 3+918.93 a 8+625 Cobertura sobre el túnel: entre 1400 y 1500 metros Estado actual: Túnel por excavar Litología: no definida. El grado de alteración al interior del macizo rocoso varía en función al tipo litológico, al encampane existente entre la superficie del macizo y la rasante del túnel; además, también influyen los aspectos tectónico-estructurales. La capa superficial francamente intemperizado, fracturado y alterado se asume en unos 40-50m desde la superficie hacia la profundidad. Durante los estudios realizados por Technopromexport de la ex-URSS, se identificaron y asignaron para este sector, rocas del complejo Paleozoico Inferior, 47

constituido por una intercalación de esquistos arcillo- micáceos y cuarzo- micáceos. Sin embargo a la luz de los resultados obtenidos en la excavación del túnel hasta la progresiva actual del frontón (3+918.93) no se han encontrado vestigios de las rocas Paleozoicas. Además, se debe tener en consideración que con la perforación TT-8 de 725 metros de profundidad, ejecutada durante la época en que se realizaban los Estudios de Factibilidad, tampoco se alcanzaron los horizontes de rocas paleozoicas. Por lo expuesto anteriormente, resulta imprescindible considerar un cambio en la interpretación geológica para este tramo, la que indudablemente confirmaría la no presencia de rocas paleozoicas, y que más bien dicho espacio estaría ocupado por rocas volcánicas de la “Formación Llama”, muy semejantes a las atravesadas en el tramo excavado por el frente 0ccidental (boca de salida). Al no existir investigaciones tangibles en el tramo por excavar, sobre la ausencia o presencia de las rocas paleozoicas, no se puede a priori excluir totalmente la aparición de las rocas paleozoicas en el proceso constructivo del túnel, aunque de encontrarse, con más seguridad será en tramos mucho más cortos a lo pronosticado en el Estudio Definitivo. Para la identificación anticipada de la aparición de las rocas paleozoicas, se utilizarán los resultados de las perforaciones exploratorias horizontales, a ejecutarse desde el frente de excavación del túnel. TRAMO (SECTOR OCCIDENTAL) Progresivas: 8+625 á 9+750 Cobertura sobre el túnel: cerca de los 1500 metros Estado actual: Tramo por excavar Litología: rocas del complejo intrusivo del cretáceo terciario inferior compuesto por pórfidos cuarzosos y pórfidos liparíticos. TRAMO (SECTOR OCCIDENTAL) Progresivas 9+750 á 19+309.45 (Frente occidental) Cobertura sobre el túnel: La cobertura de roca sobre el túnel en este tramo alcanza su máxima altura cercana a los 2000 metros. Estado actual: Por este tramo se ha efectuado la excavación del túnel alcanzando una longitud de 1501 metros. Litología: complejo volcánico constituido por rocas dacíticas, andesitas liparitas, tobas soldadas, tobas brechosas intruidas por diques verticales con espesores variables. 1.03.6.4

SISTEMAS DE CLASIFICACION GEOMECÁNICA

Durante la ejecución de los estudios de factibilidad y definitivos del Proyecto Olmos, para la clasificación geomecánica de los macizos rocosos, se aplicaron las clasificaciones propias de la metodología rusa; en tal época las clasificaciones geomecánicas preconizadas por Barton y Bieniawski, estuvieron en sus inicios y no tenían el grado de difusión actual. En el presente Expediente Técnico y para fines de ejecución de obra, se ha recurrido al empleo de las clasificaciones geomecánicas de Barton y Bieniawski, en las versiones más recientes y adaptadas al caso del Túnel Trasandino, teniendo como referencia los siguientes artículos:  

Practical Use of the Q method. Elaborado por Fredrik Losset (1997) The Q Method Used in TBM tunnels, field mapping and core logging. (1997)

En el siguiente cuadro se presenta comparativamente, los tipos o clases de roca, adoptados durante los estudios definitivos del proyecto Olmos, las clasificaciones 48

geomecánicas establecidas por Bieniawski y Barton y finalmente las clasificaciones adoptadas para la excavación con el TBM. CLASIFICACIÓN COMPARATIVA DEL MACIZO ROCOSO

INDICE RMR – BIENIAWSKI (1989) Tipo roca.

Q System – BARTON (1993)

ESTUDIO DEFINITIVO PROYECTO OLMOS (1982)

Descripción

Valor

Descripción

Valor

Descripción

I

Muy buena

100 – 81

Excelente

>100

Excelente

100-95

II

Buena

80 – 61

95-75

Regular Mala

60 – 41 40 - 21

100 / 40 40 /10 10 / 4 4 /1 1 / 0.1

Buena

III IV

Regular Mala Muy mala

75-44 44-25 25-12.5

0.1 / 0.01

Roca blanda

12.5-6.2

V

Muy Mala

< 20

Muy buena Buena Regular Mala Muy mala Extremad. mala Excepcional mente mala

0.01 / 0.001

Roca triturada

1.03.6.5

Valor (q)

Tipo roca

EXPEDIENTE TÉCNICOEXCAVACIÓN CON TBM Tipo Descripción roca

IV

I

Buena

III II

II III

Regular Mala

I

IV

Muy mala