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IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN PRELIMINAR DE BANCOS DE
ROCA PARA ENROCAMIENTO Y AGREGADOS DE CONCRETO A
EMPLEARSE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA
HIDROELÉCTRICO
Preliminary identification and characterization of rock banks for rockfill and concrete aggregates for
using in the construction of a hydroelectric system
Josué A. LANDA LEÓN1, Esteban FRANCO ROSAS1
1 Comisión
Federal de Electricidad, México
RESUMEN:
El Estudio de prefactibilidad del proyecto hidroeléctrico consiste en analizar en forma integral el potencial
hidroenergético; cuyo objetivo consiste en identificar y caracterizar de manera preliminar los bancos de roca
para enrocamiento y agregados de concreto a emplearse en la construcción de un sistema hidroeléctrico.El
estudio de bancos de roca inicia con la identificación y caracterización geológica de los sitios para estimar
espesores y volúmenes de material aprovechable; posteriormente se realiza la clasificación geomecánica del
macizo rocoso para determinar los tamaños de bloque máximos que se obtendrán en cada sitio, y se
recolectan muestras de pepena para obtener parámetros mecánicos e índice preliminares de la roca intacta
para evaluar su uso como enrocamiento o agregados para concreto. Además incluye algunas
consideraciones mínimas para la logística de explotación de los materiales como son la distancia y accesos
entre los bancos y los sitios de colocación o producción del concreto; con ello se determinan los sitios más
adecuados para realizar un estudio detallado en la etapa de factibilidad del sistema hidroeléctrico y se
proponen los estudios mínimos que deberán ejecutarse durante los estudios de factibilidad para la evaluación
y selección definitiva de los bancos de roca en la construcción de los proyectos estudiados.
ABSTRACT: The prefeasibility study of hydroelectric project consists to analyze comprehensively the hydroenergetic
potential; which aim is to identify and characterize preliminarily rock banks to rockfill and concrete aggregates for using in
the construction of a hydroelectric system. Studying rock banks begin with an identification and geological
characterization for estimating thicknesses and usable material volumes; then geomechanical rock mass ratings is
performed to determine maximum block sizes which is gonna get by each site, and rock outcrop samples are collected to
get mechanical parameters and preliminary index of intact rock to evaluate its use as rockfill or aggregates for concrete.
It also includes some minor logistical considerations for materials exploitation such as distance and access between
banks and sites of placement or concrete production; thus the most appropriate sites are determined to perform a
detailed study at the feasibility stage of the hydroelectric system and minimum studies are proposed to run on that stage
for evaluation and final selection of rock banks at construction projects of proposed projects.
1 INTRODUCCIÓN
El estudio de prefactibilidad de un sistema
hidroeléctrico requiere la ejecución de un estudio
amplio para la identificación y selección preliminar de
bancos de roca a emplearse como material de
enrocamiento o agregados para concreto en la
construcción de las presas del sistema.
Los alcances de los estudios de prefactibilidad se
dividen en trabajos de campo y de laboratorio, donde
se realizaron múltiples campañas de exploración y
de pruebas de laboratorio, con la finalidad de
determinar la prefactibilidad geológica y geotécnica
de los sitios propuestos para la construcción del
sistema hidroenergético.
Para éste documento, se presentará el proceso de
identificación y estudio de bancos realizado en una
de las alternativas identificadas como viables durante
el estudio hidroenergético.
En el sitio de presa estudiado, los arreglos de obra
preliminares habían determinado dos propuestas de
arreglos de obras, de los cuales se tenia un primer
arreglo formado por una presa de concreto
compactado con rodillo (CCR) y el segundo con una
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2
IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN PRELIMINAR DE BANCOS DE ROCA PARA ENROCAMIENTO Y
AGREGADOS DE CONCRETO A EMPLEARSE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA
HIDROELÉCTRICO
presa de enrocamiento con cara de concreto (ECC)
los cuales requerirían de bancos de materiales
adecuados y con volúmenes suficientes para la
construcción de la cortina de la presa, concretos
estructurales y lanzados.
2 METODOLOGÍA
2.1 Trabajos de campo
Inicialmente, se realizaron recorridos en el sitio de la
boquilla y zonas cercanas a ésta para identificar
posibles bancos de roca, los cuales sirvieran como
suministro de agregados para la producción de
concretos o enrocamiento para la construcción de la
cortina y obras civiles.
Las características iniciales en la búsqueda de
rocas adecuadas para su empleo cómo suministro
de materiales, fueron principalmente el tipo de roca
identificada y su densidad, dos caracteristicas
esenciales para determinar su aptitud como
agregado de concreto o enrocamiento, por ello para
la selección de los bancos se han considerado las
propiedades de resistencias de los agregados, los
cuales guardan relación directa con la resistencia del
concreto a fabricar y los pesos específico adecuados
de los agregados se encuentra en el rango de 24
KN/m3 a 28 KN/m3 lo cual da como resultado
concretos con peso normal. Esta característica del
agregado, es la más comúnmente observada en la
búsqueda de materiales aptos para el concreto pues
al tener una roca para agregado de concreto con un
peso específico menor a los 24 kN/m3 suele ser
motivo suficiente para dudar de su aptitud como
agregado para producir hormigón debido a que dicha
reducción es asociada directamente a una alteración
del material o a un material poroso.
Otra característica importante en la búsqueda del
banco de roca más adecuado es la absorción de
agua del agregado debida a la porosidad del
material,
dicha
característica
se
identifica
directamente por un peso específico bajo del
material. En la práctica de la CFE, se ha establecido
que un agregado es de buena calidad si los
agregados cumplen con las propiedades de calidad
intrínsecas y además la absorción no debe exceder
del 3% en el agregado grueso y 5% en el fino.
La identificación del tipo de roca encontrada en los
afloramientos de los sitios recorridos en el estudio,
da la pauta a establecer el comportamiento de sus
propiedades tanto mecánicas como índice, en donde
las rocas carbonatadas como las calizas,
calcarenitas, entre otras de ése tipo, son las que
tienen un mejor comportamiento como fuente de
suministro de materiales, seguida de las rocas
ígneas desechando las rocas de estratificación
delgada como lutitas y limolitas debido a la formación
de planos de debilidad en sus juntas, la baja
densidad que presentan, una alteración y
meteorización ante los agentes ambientales y a las
propiedades inadecuadas de su composición.
Por otra parte, la obtención de la densidad de las
rocas identificadas como áptas para servir como
fuente del suministro de materiales, es decir con
valores mayores a 24 KN/m3 proporcionó dos
parámetros muy importantes en la selección de los
sitios a seguir estudiando debido a que una baja
densidad puede asociarse a materiales muy
alterados que no serian adecuados para su empleo o
bien muy porosos, condición que no se considera
adecuada para el suministro como agregado de
concreto o bien como enrocamiento.
Durante los recorridos realizados se identificaron
tres posibles bancos de roca (Antes Yuquiantza,
Puente Yuquiantza y Curva Yuquiantza) con
características apropiadas para su empleo como
agregados de concreto o enrocamiento, tales como
el tipo de roca de características adecuadas para ser
considerados como bancos de roca con volúmenes
suficientes de acuerdo a la demanda prevista;
además tienen la ventaja de ser muy próximos al eje
de cortina y a las obras del proyecto. Otra ventaja de
éstos sitios es que se encuentran constituidos por
una roca de origen calcáreo que es uno de los
materiales de mayor empleo en el suministro de
agregados para el concreto o enrocamientos debido
a las buenas propiedades índice y de resistencia con
las que cuenta; asi mismo los conforman rocas de
tipo ígneo intrusivo (Diorita), que debido a su
formación geológica tienen como característica
principal ser una roca masiva. Estos se localizaron
dentro de un radio no mayor a 7 km de distancia
tomando como centro el sitio de boquilla, en donde
para cada posible banco identificado se realizaron
levantamientos
geológicos,
levantamientos
geomecánicos y toma de muestras para pruebas de
laboratorio, con la finalidad de definir sus
características y viabilidad a nivel de prefactibilidad.
En el Esquema 2.1 se muestra la ubicación de los
tres bancos de roca respecto al sitio de boquilla.
Esquema 2.1 Ubicación de los bancos de roca, sitio G8.
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LANDA, J. et al.
2.1.1 Levantamientos geológicos
Se realizaron para cada banco, levantamientos
geológicos superficiales de semidetalle, identificando
el tipo de roca, unidades litológicas y estructurales
del macizo rocoso y delimitando preliminarmente el
área de la posible zona de explotación.
2.1.2 Levantamientos geotécnicos
Se realizaron también levantamientos geomecánico
preliminares en afloramientos de roca de cada
posible banco para identificar las características de
las discontinuidades y las propiedades de resistencia
a la Compresión Simple en sitio, estimadas a partir
de ensayos con martillo Schmidt.
rocas.
Determinación
de
intemperismo acelerado en
núcleos y fragmentos de roca.
3.1 Banco Antes Yuquiantza
Con la finalidad de determinar las propiedades
mecánicas e índice de la roca de cada posible
banco, se realizó la recolección de muestras de roca
de pepena de aproximadamente 0.40 m a 0.50 m de
diámetro,
obtenidas
directamente
de
los
afloramientos en los que se realizaron los
levantamientos geomecánicos con el objetivo de
caracterizar preliminarmente al macizo rocoso. Estas
muestras fueron trasladadas al laboratorio de campo
en para la extracción y elaboración de probetas para
las pruebas mecánicas e índice.
3.1.1 Características Geológicas
En el laboratorio implementado en la zona de
estudio, se obtuvieron núcleos de roca de las
muestras recolectadas, para realizarles pruebas
mecánicas é índice.
En la Tabla 2.11 se indican los ensayos
ejecutados, los cuales se realizaron de acuerdo con
lo indicado en las normas ASTM, NMX y a los
procedimientos internos de la Subgerencia de
Geotecnia y Materiales de la Comisión Federal de
Electricidad (CFE).
Tabla 2.1 Normas de referencia para las pruebas de laboratorio de mecánica de rocas.
ENSAYE
Determinación
del
peso
volumétrico en muestras de
roca.
Determinación del contenido
de agua en muestras de roca.
Determinación
de
la
resistencia a la compresión
simple y el módulo de Young.
Resistencia a la tensión
indirecta (brasileña).
Determinación del Índice de
Carga Puntual en rocas.
Determinación del índice de
alteración y absorción en
NORMAS DE REFERENCIA
NMX
ASTM
NMXC164ONNCCE-2002
D 2216-10
D 3148-02
D 3967-08
D 5731-08
C 127-12
C 88-05
3 RESULTADOS
La primera fuente que se consideró para el
suministro de materiales para la construcción del
proyecto son las rocas presentes en el sitio de la
boquilla. La localización de fuentes alternas de
material para la construcción del proyecto, se realizó
en las zonas cercanas al sitio, a lo largo del río y
sobre los accesos existentes, con la finalidad de que
estos bancos sean lo más cercanos y accesibles al
sitio de boquilla.
2.1.3 Recolección de muestras de roca para
enrocamiento
2.2 Trabajos de Laboratorio
3
(1)
Unidades Litológicas Identificadas
Las unidades litológicas que afloran en el área de
este banco, son predominantemente de tipo
vulcanosedimentario, cubiertas discordantemente
por un paquete de materiales poco consolidados.
En el sitio de estudio de este banco aflora roca de
composición andesítica, de color gris verdoso en
roca sana y rojizo cuando presenta algún grado de
alteración por la presencia de minerales
ferromagnecianos, la masa rocosa en su conjunto
presenta una estructura masiva, de textura afanítica,
mineralógicamente se ven plagioclasas de tipo
cálcico embebidas en una matriz de una pasta fina.
En este banco las andesitas son de alta dureza,
fracturamiento moderado a intenso y en algunas
partes el intemperismo es de tipo esferoidal. Dicho
fracturamiento forma bloques de diversos tamaños,
dominan los tamaños entre 0.20 m a 0.80 m de
diámetro.
Los materiales poco consolidados cubren gran
parte de este banco, principalmente de tipo coluvial
(Qal). En general, se encuentra constituidos de
bloques de composición andesítica, que adoptan
formas de subredondeada a subangulosa, cuyos
tamaños pueden alcanzar hasta 1.30 m de diámetro,
sostenidos en una matriz limo-arcillosa. Se ha
estimado un espesor de estos materiales mayor a
5.0 m.
(2)
Geología Estructural
Se realizaron levantamientos geológicos en los
afloramientos mejor expuestos. Se encontró que las
fracturas están cerradas en contacto roca-roca, la
superficie de los planos es rugosos y escasamente
rugosos-ondulados.
A partir de la información de campo durante los
levantamientos geológicos, se determinó la
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AGREGADOS DE CONCRETO A EMPLEARSE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA
HIDROELÉCTRICO
presencia
de
4
sistemas
principales
de
fracturamiento, estos se presentan en la Tabla 3.1.
Tabla 3.1 Principales sistemas de fracturamiento, banco
Antes Yuquiantza.
Sistema 1 - F1
N47°E/80°NW
Sistema 2 - F2
N49°W/75°SW
De acuerdo a la clasificación de la roca intacta
que considera la Resistencia a la Compresión
Simple (σci) y el Módulo de Deformabilidad (Et50%)
(Deer y Miller, 1966), la roca intacta de este banco
tiene una resistencia media de 95 Mpa y un módulo
relativo medio (CM) equivalente a 490 Mpa.
Sistema 3 - F3
N18°W/85°NE
(2)
Sistema 4 - F4
N89°W/85°SW
El análisis estructural, indica que los sistemas de
fracturamiento podrían generar bloques de formas
rectangulares e irregulares y tamaños en promedio
de 0.50x0.40 m y en algunas ocasiones se podrían
alcanzar tamaños de bloques de hasta 1.40x1.30 m.
Con estos sistemas de fracturamiento se realizó el
estereograma mostrado en el Esquema 3.1, donde
se puede observar la formación de bloques de forma
cúbica.
Caracterización del Macizo Rocoso
3.1.3 Volúmenes Aprovechables
En el Esquema 3.3 se presenta la planta del banco
Antes Yuquiantza y la ubicación de las secciones
geológicas que se elaboraron de manera
esquemática.
Esquema 3.1 Estereograma de fracturas en el Banco Antes Yuquiantza.
3.1.2 Características Geotécnicas
(1)
Propiedades de la Roca Intacta
Con el objetivo de caracterizar preliminarmente al
macizo rocoso, se seleccionaron muestras de roca
para realizar pruebas mecánicas e índice para
determinar las propiedades de la roca intacta.
En la Error! Reference source not found.2 se
presenta el resumen de propiedades de la roca
intacta obtenidas de las pruebas del laboratorio.
Tabla 3.2 Propiedades de roca intacta, banco Antes Yuquiantza.
Banco
Tipo de Roca
Peso Volumétrico (γ)
Índice de alteración
Índice de absorción
Intemperismo acelerado
Resistencia a la compresión simple
Módulo tangente al 50% de carga
de ruptura
Resistencia a la tensión indirecta
Antes Yuquiantza
Andesita
γamb [kN/m3]
γsat [kN/m3]
i
a
Ia
σci [MPa]
26.32
26.65
0.23%
0.81%
0.03%
94.57
Et50 [GPa]
46.33
Rt [MPa]
--
Esquema 3.2 Planta del banco Antes Yuquiatza con secciones geológicas.
En el Esquema 3.4 se presenta la sección
geológica A-A’ y en el Esquema 3.5 se presenta la
sección geológica B-B’.
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Esquema 3.3 Sección geológica A-A’ del banco Antes Yuquiantza.
los sulfuros arriba mencionados, no fue identificada
en el estudio petrográfico realizado en una muestra
de roca recolecta en el sitio de este banco, lo que
puede ser indicativo de que estos sulfuros se
presenten de manera diseminada en el macizo
rocoso y en proporciones muy bajas.
Los materiales poco consolidados afloran en la
superficie y sobre los materiales disponibles para
explotación. En la porción sureste se tiene un
depósito de materiales coluviales (Qdt), que están
constituidos por bloques de roca de formas
angulosas a subángulosas, de hasta 1.50 m de
diámetro, envueltos en una matriz de grano medio a
fino que va desde el tamaño de la grava hasta limo y
arcilla. En tanto, al este-noreste del área
cartografiada se tiene una capa de suelo residual
(Qre), producto de la alteración in situ de la roca
preexistente, constituido por materiales limoarcillosos. En general esta capa presenta un espesor
aproximado de 5 m a 6 m.
(2)
Esquema 3.4 Sección geológica B-B’ del banco Antes Yuquiantza.
Con base en la información obtenida de las
inspecciones visuales, se estima que el espesor de
la andesita varía de 30 m a 40 m. El volumen
estimado para explotar en este sitio puede
aproximarse a los 22 millones de m3. Estos
espesores y volúmenes deberán ser verificados en la
etapa de factibilidad por medio de barrenación y
geofísica.
3.2 Banco Puente Yuquiantza
3.2.1 Características Geológicas
(1)
Unidades Litológicas Identificadas
En el área de evaluación, aflora una toba de
composición
andesítica,
dispuesta
en
una
intercalación de estratos de tobas de grano medio a
grueso, de color gris verdoso en roca sana y pardo
oscuro con alteración por la presencia de minerales
ferromagnecianos, las tobas son de textura
piroclástica, mineralógicamente en muestra de mano
se le observan plagioclasas cálcicas, sulfuros
diseminados como la pirita y líticos del tamaño de las
arenas finas de la misma composición andesítica.
Sin embargo, también se observan más
escasamente fragmentos de diversa composición,
entre ellos de tipo calcáreo, en general el tamaño
máximos de los líticos puede alcanzar hasta 0.20 m
de diámetro y sus formas van de subángulosas a
subredondeadas. Cabe aclarar que la presencia de
5
Geología Estructural
Los mayores afloramientos del macizo rocoso de
este banco se encuentran en los cantiles de un corte
carretero, en ese lugar se realizó un levantamiento
geológico de discontinuidades, donde se observó
que las fracturas se encuentra cerradas y en algunas
ocasiones con relleno de calcita de hasta 0.5 cm, los
planos de estas estructuras están rugosos y en
menor cantidad ondulados.
A partir de la información medida en campo se
determinó la presencia de dos sistemas principales
de fracturamiento y la pseudo-estratificación, los
cuales se presentan en la Tabla 3.3.
Tabla 3.3 Principales sistemas de fracturamiento, banco
Puente Yuquiantza.
Sistema 1 - F1
Sistema 2 - F2
Pseudo-estratificación - S
N56°E/87°NW
N31°W/79°SW
N37°W/14°NE
Con estos sistemas de fracturamiento se realizó el
estereograma mostrado en el Esquema 3.6, donde
se puede observar la formación de bloques de forma
cúbica.
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IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN PRELIMINAR DE BANCOS DE ROCA PARA ENROCAMIENTO Y
AGREGADOS DE CONCRETO A EMPLEARSE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA
HIDROELÉCTRICO
un indicativo de una masa rocosa compotente y poco
alterada para su explotación y su empleo como
material de enrocamiento ó agregado de concreto.
En el campo y a nivel superficial se observa que al
intersecarse los sistemas de fracturas y la
estratificación, es probable que se formen bloques
irregulares
y
rectangulares,
que
alcanzan
dimensiones con un promedio de 0.50 m x 0.65 m, y
de manera esporádica, también se generarían de
mayor dimensión con tamaños de hasta 1.40 m x
1.00 m para su empleo como enrocamientos en una
posible cortina de Enrocamiento Cara de Concreto
(ECC).
Esquema 3.5 Estereograma de fracturas en el banco
Puente Yuquiantza.
3.2.2 Características Geotécnicas
(1)
Propiedades de la Roca Intacta
3.2.3 Volúmenes Aprovechables
En el Esquema 3.8 se presenta la planta del
banco de Puente Yuquiantza y la ubicación de las
secciones geológicas esquemáticas que se
elaboraron.
Con el objetivo de caracterizar preliminarmente al
macizo rocoso, se seleccionaron muestras de roca
para realizar pruebas mecánicas e índice para
determinar las propiedades de la roca intacta.
En la Tabla 3.4 se presenta el resumen de
propiedades de la roca intacta.
Tabla 3.4 Propiedades de roca intacta, banco Puente Yuquiantza.
Banco
Tipo de Roca
Peso Volumétrico (γ)
Índice de alteración
Índice de absorción
Intemperismo acelerado
Resistencia a la compresión simple
Módulo tangente al 50% de carga
de ruptura
Resistencia a la tensión indirecta
Puente Yuquiantza
Toba Andesítica
23.37
γamb [kN/m3]
25.47
γsat [kN/m3]
i
0.52%
a
1.05%
Ia
0.00%
σci [MPa]
67.60
Et50 [GPa]
50.96
Rt [MPa]
--
De acuerdo a la clasificación de la roca intacta
que considera la Resistencia a la Compresión
Simple (σci) y el Módulo de Deformabilidad (Et50%)
(Deer y Miller, 1966), se indica que la roca intacta de
este banco tiene una resistencia media de 68 MPa y
un módulo relativo elevado (CH) de 754 MPa.
(2)
Esquema 3.6 Planta del banco Puente Yuquiantza con
secciones geológicas.
En el Esquema 3.9 se presenta la sección
geológica A-A’ y en el Esquema 3.10 se presenta la
sección geológica B-B’.
Caracterización del Macizo Rocoso
A partir de las propiedades de la roca intacta y los
datos
obtenidos
en
los
levantamientos
geomecánicos, se clasificó al macizo rocoso de
acuerdo con la clasificación RMR89 (Bieniawski,
1989).
De acuerdo a esta clasificación, el macizo rocoso
del Banco Puente Yuquiantza tiene un RMR89 de 79
el cual es considerado de buena calidad el cual es
Esquema 3.7 Sección geológica A-A’ del banco Puente
Yuquiantza.
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7
fracturamiento y la pseudo-estratificación, los cuales
se presentan en la Tabla 3.5.
Tabla 3.5 Principales sistemas de fracturamiento, banco
Curva Yuquiantza.
N60°E/74°NW
N26°W/84°SW
N48°E/09°SE
Sistema 1 - F1
Sistema 2 - F2
Pseudo-estratificación - S
Esquema 3.8 Sección geológica B-B’ del banco Puente
Yuquiantza.
De la información obtenida en campo, se observa
que el espesor de la toba andesítica aprovechable es
irregular ya que podría variar de 30 m a 40 m.
Considerando lo anterior, se estima gruesamente
que el volumen de material podría alcanzar hasta los
36 millones de m3.
Estos espesores y volúmenes realmente
aprovechables deberán ser verificados en la etapa
de factibilidad por medio de barrenación y de
geofísica.
Con estos sistemas de fracturamiento se realizó el
estereograma mostrado en el Esquema 3.11, donde
se puede observar la formación de bloques de forma
cúbica.
3.3 Banco Curva Yuquiantza
3.3.1 Características Geológicas
(1)
Unidades Litológicas Identificadas
En el área de estudio afloran tobas de
composición andesítica, y se presenta como una
secuencia interestratificada que gradúa de grano
medio a grueso, es de color gris oscuro en roca sana
y altera a un color pardo con tonos verdosos, es de
textura piroclástica. Estas tobas son de alta dureza,
bien soldadas, compactas y moderadamente
fracturadas. Los espesores de los horizontes que se
forman por la estratificación varían de 0.30 hasta 1.0
m.
Los materiales poco consolidados cubren de
manera parcial la roca aprovechable,los cuales son
producto de la alteración in situ de las rocas
preexistentes, se forma principalmente de material
limo-arcilloso de color rojizo, se considera que el
espesor máximo que pueden alcanzar es de hasta
2.0 m.
(2)
Geología Estructural
Los afloramientos mejor expuestos para realizar un
levantamiento geológico de discontinuidades se
localizaron en los cortes de la vía. Las fracturas
están cerradas y en contacto roca a roca, la
superficie de los planos es rugosa y ondulada,
algunos presentan impregnaciones de óxidos de
fierro en la superficie de los planos. A partir de la
información medida en campo se determinó la
presencia de dos sistemas principales de
Esquema 3.11 Estereograma de fracturas en el banco
Curva Yuquiantza.
3.3.2 Características Geotécnicas
(1)
Propiedades de la Roca Intacta
Con el objetivo de caracterizar preliminarmente al
macizo rocoso, se seleccionaron muestras de roca
para realizar pruebas mecánicas e índice para
determinar las propiedades de la roca intacta. En la
Tabla 3.6 se presenta el resumen de propiedades de
la roca intacta.
Tabla 3.6 Propiedades de roca intacta, banco Curva Yuquiantza.
Banco
Tipo de Roca
Peso Volumétrico (γ)
Índice de alteración
Índice de absorción
Intemperismo acelerado
Resistencia a la compresión simple
Módulo tangente al 50% de carga
de ruptura
Resistencia a la tensión indirecta
Curva Yukiantza
Toba Andesítica
24.54
γamb [kN/m3]
3
25.06
γsat [kN/m ]
i
0.17%
a
2.00%
Ia
0.17%
σci [MPa]
75.01
Et50 [GPa]
53.64
Rt [MPa]
--
De acuerdo a la clasificación de la roca intacta que
considera la Resistencia a la Compresión Simple
(σci) y el Módulo de Deformabilidad (Et50%) (Deer y
Miller, 1966), la roca intacta de este banco tiene una
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AGREGADOS DE CONCRETO A EMPLEARSE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA
HIDROELÉCTRICO
resistencia media de 75 MPa y un módulo relativo
elevado de 715 MPa.
(2)
Caracterización del Macizo Rocoso
Al conjugarse los sistemas de fracturamiento y la
estratificación se podrían generar bloques de roca de
formas tabulares y rectangulares, cuyas dimensiones
en promedio alcanzarían 0.60 x 0.80 m, sin embargo
se podría llegar a obtener bloques mayores con
tamaños de hasta 1.20 x 0.70 m.
3.3.3 Volúmenes Aprovechables
En el Esquema 3.13 se presenta la planta del Banco
de Curva Yuquiantza y la ubicación de las secciones
geológicas esquemáticas que se elaboraron.
Esquema 3.15 Sección geológica B-B’ del banco Curva
Yuquiantza.
Con base en la información obtenida de las
inspecciones visuales, se estima que el espesor de
la toba andesítica varía de 40 m a 50 m. El volumen
estimado para explotar en este sitio puede
aproximarse a los 30 millones de m3.
Las propiedades de la roca intacta de este banco,
indican que, en esta primera caracterización, la roca
presenta características favorables para utilizarse
como material para enrocamiento; sin embargo
estas deberán de complementarse con más pruebas
mecánicas e índice durante la etapa de factibilidad,
para contar con una evaluación integral de la calidad
de los materiales de enrocamiento.
Los espesores y volúmenes aprovechables
deberán ser verificados en la etapa de factibilidad
mediante levantamiento topográfico, geológico,
barrenación y exploración geofísica.
4 CONCLUSIONES
Esquema 3.13 Planta del banco Curva Yuquiantza con
secciones geológicas.
En el Esquema 3.14 se presenta la sección
geológica A-A’ y en el Esquema 3.15 se presenta la
sección geológica B-B’.
Esquema 3.14 Sección geológica A-A’ del banco Curva
Yuquiantza.
Durante los reconocimientos superficiales de campo
realizados para caracterizar la roca presente en el
sitio de boquilla, se encontró una formación vulcanosedimentaria con horizontes de materiales de
estratificación delgada como limolitas, algunos
horizontes de brechas vulcanosedimentarias y
areniscas brechoides, de las cuales con los
resultados de laboratorio en muestras superficiales
obtenidas
de
los
afloramientos
de
roca
caracterizados, dichas rocas presentan propiedades
muy heterogéneas, con altos índices de alteración y
absorciones superiores al 5% además se encontaron
densidades bajas menores a 24 kN/m3 requeridas
para su empleo como materiales para elaborar
concretos ó enrocamientos, por lo cual no es posible,
con el nivel de conocimiento actual, determinar su
utilidad y volúmenes aprovechables para la
construcción del proyecto y es necesaria una
exploración directa bajo la superficie para determinar
horizontes aprovechables.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
LANDA, J. et al.
El estudio de fuentes alternas de material de
suministro de materiales identificó tres bancos de
roca denominados Antes Yuquiantza, Puente
Yuquiantza y Curva Yuquiantza, cuyas principales
características se muestran en la Tabla 4.1
Tabla 4.1 Bancos de roca para el sitio G8.
Banco
Antes
Yuquiantza
Tipo de Roca
Andesita
Distancia en línea
recta [km]
Tamaño de Bloque [m]
Puente
Yuquiantza
Toba
Andesítica
Curva
Yuquiantza
Toba
Andesítica
6.1
4.9
3.7
0.50x0.40
1.40x1.30
180 000
5
0.50x0.65
1.40x1.00
260 000
5
0.60x0.80
1.20x0.70
225 000
2
30-40
40-50
35
30
Área [m2]
Cobertura [m]
Espesor Aprovechable
40-50
[m]
Vol. Estimado
Aprovechable
22
[millones de m3]
9
CAN BM 066. Realizado para: Corporación Eléctrica del Ecuador, EP.
Comisión Federal de Electricidad (2013). “Informe
del Estudio Geotécnico Preliminar de los Sitios de
Boquilla, Sistema Hidroeléctrico Zamora, Ecuador”. Realizado para: Corporación Eléctrica del
Ecuador, EP.
Bieniawski, Z, T. (1989). “Engineering rock mass
classifications”, Ed, John Wiley and Sons.
Instituto de Ingeniería UNAM (1994). “Manual de
Tecnología del Concreto”. Ed, Limusa. México.
Realizado para la Comisión Federal de Electricidad.
Palmstrom, A. (2005). “Measurements of and correlations between block size and rock quality designation (RQD)”. Tunnelling and Underground Space Technology, 20(4), 362-377.
Las propiedades de la roca intacta de estos
bancos, indican que, en esta primera caracterización,
la roca presenta características favorables para
utilizarse como material para enrocamiento; sin
embargo estas deberán de complementarse con
más pruebas mecánicas e índice durante la etapa de
factibilidad, para contar con una evaluación integral
de la calidad de los materiales de enrocamiento.
En una siguiente etapa de factibilidad del
proyecto, se deberán de ejecutar exploraciones
directas e indirectas por medio de perforación con
recuperación de nucleos y métodos geofísicos como
sondeos eléctricos verticales y sísmica de refracción
que corroboren la geología del banco en cuanto a la
disposición de los materiales y los espesores de
materiales de descapote en la parte superficial así
como la obtención de propiedades de la roca
inalterada en el interior del macizo rocoso.
REFERENCIAS
Hoek, E., Carter, T. G., & Diederichs, M. S. (2013).
“Quantification of the Geological Strength Index
chart”. 47th US Rock Mechanics/Geomechanics
Symposium. American Rock Mechanics Association.
Hoek, E., Kaiser, P. K., & Bawden, W. F. (1995).
Support of underground excavations in hard rock.
Balkema, Rotterdam, 215.
Comisión Federal de Electricidad (2013). “Informe
Geológico, Sistema Hidroeléctrico Zamora, Ecuador”. LE ZMR 34 12 CAN GL 063. Realizado para:
Corporación Eléctrica del Ecuador, EP.
Comisión Federal de Electricidad (2013). “Informe
Geológico de Bancos de Materiales, Sistema Hidroeléctrico Zamora, Ecuador”. LE ZMR 34 12
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.