Download Informe revisión información geológico–geotécnica Proyecto San

APÉNDICE GEO-3
INFORME REVISIÓN INFORMACIÓN GEOLÓGICOGEOTÉCNICA PROYECTO SAN PEDRO. INGEROC 2010
P-IDR-058-54-10-1-1
INFORME REVISIÓN
INFORMACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA
PROYECTO SAN PEDRO
Realizado para
EDIC S.A.
Por
Ingeniería de Rocas Ltda.
Marzo 2010
Rosario Sur 91, Of. 802-803, Las Condes, Santiago de Chile
Fono: (562) 202-1502 Fax: (562) 202-7113 email: [email protected] Página WEB: www.ingeroc.com
TABLA DE CONTENIDO
1
2
3
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3
OBJETIVOS.............................................................................................................. 3
ANTECEDENTES.................................................................................................... 3
3.1
Antecedentes Disponibles ..................................................................................... 3
3.2
Antecedentes de sondajes zona de presa............................................................. 9
3.3
Geología y geotécnica de la zona de la presa .................................................... 11
3.3.1
Ribera Derecha (Norte)................................................................................. 11
3.3.2
Ribera Izquierda (Sur)................................................................................... 13
3.3.3
Río (Centro) .................................................................................................. 14
3.3.4
Zona túnel de aducción ................................................................................. 15
3.3.5
Zona Casa de Máquinas y Chimenea de Equilibrio...................................... 16
3.3.6
Túnel de desvío ............................................................................................. 20
3.4
PROGRAMA DE EXPLORACIÓN ZONA PRESA ...................................... 21
3.4.1
Ubicación de los Sondajes ............................................................................ 21
3.4.2
Descripción de los Sondajes ......................................................................... 22
3.5
PROGRAMA DE EXPLORACIÓN TÚNELES DE ADUCCIÓN, ZONA
CHIMENEA DE EQUILIBRIO Y CASA DE MÁQUINAS ...................................... 24
4
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................... 25
4.1
Estribo Derecho (Zona de grietas).................................................................... 25
4.2
Estribo Izquierdo (Zona de Roca Descohesionada)......................................... 25
4.3
Parte Central Presa............................................................................................. 26
4.4
Túnel de aducción, chimenea de equilibrio y casa de máquinas .................... 26
4.5
Túnel de desvío.................................................................................................... 26
4.6
Posible remoción en masa .................................................................................. 26
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1
INTRODUCCIÓN
El presente documento corresponde a la revisión de la información geológica y
geotécnica del proyecto de Central Hidroeléctrica San Pedro, este estudio ha sido
solicitado por Edic Ltda. a Ingeniería de Rocas Ltda.
Como parte del estudio se efectuó una visita a la zona donde se construye la central, se
visitó la zona de la presa (ribera izquierda y derecha), los túneles de desvío, la zona
donde se proyectan los túneles de aducción y el área de la casa de máquinas y chimenea
de equilibrio.
2
OBJETIVOS
El objetivo general del estudio es el de efectuar una revisión general de la geología de la
zona de la central y en particular de los empotramientos de la presa y las grietas que
existen en esa zona.
Los objetivos particulares son:
•
•
•
•
3
Revisar la información de sondajes disponible para la presa.
Analizar el mecanismo geológico-geotécnico asociado a la presencia de grietas en
la ribera derecha.
Indicar la exploración geotécnica adicional para la presa.
Revisar las características generales de las obras de aducción, casa de máquinas y
chimenea de equilibrio.
ANTECEDENTES
A continuación se analizan los antecedentes considerados para la confección del presente
informe.
3.1
Antecedentes Disponibles
A continuación se detallan y analizan los antecedentes disponibles al momento de
efectuar el presente informe:
•
Estudio Geológico-Geotécnico, Área Central San Pedro, X Región, realizado por
Geotécnica Consultores para Empresa Eléctrica Colbun Machicura S.A. Octubre
1995.
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Efectúa un levantamiento a escala 1:25000 de la zona donde se proyecta la Central
San Pedro, se describen las unidades geológicas presentes:
•
-
Basamento Metamórfico, de edad Precarbonífera, constituidas por esquistos micáceos.
Se presentan en general fuertemente plegadas, afectadas por sistemas de fallas y
diaclasas de longitudes variables entre 0.30 y 10 m y ocasionalmente hasta unos 20 o 30
m. Estas fracturas tienen rumbos y manteos muy diversos, predominando aquellas
próximas a NS, NW y EW, con manteos subverticales. Son en general ondulosas a planas
y frecuentemente rugosas, con una densidad de fracturas entre 3 y 7 por m3.
-
Depósitos Aluviales Antiguos, corresponden a materiales transportados y acumulados
por cursos de ríos que antecedieron a los actuales. Su origen estaría probablemente
ligado al retrabajamiento o lavado de depósitos morrénicos y/o glaciofluviales de la
penúltima glaciación (“riss”) o eventualmente de la antepenúltima (“Mindel”). Estos
depósitos están constituidos por bolones y gravas con matriz de arena y finos, alta a
medianamente compactos. Los clastos subredondeados a redondeados principalmente
graníticos, están bastante descompuestos por efecto de la meteorización.
-
Depósitos morrénicos, cubren parte importante del área estudiada. Consisten en gravas
y bolones angulosos, estos últimos hasta de 1.5 m de diámetro, aunque frecuentemente
con diámetros menores a 30 cm, en una matriz de arena y finos abundante.
-
Depósitos glaciofluviales, constituyen sectores de planicies en la parte Oeste y NE del
área estudiada. Estos depósitos están formados principalmente por arenas y gravas
subredondeadas a redondeadas, con bolones de hasta 10-15 cm también
subredondeados, y finos estimados en aproximadamente un 10% en peso.
-
Todas las rocas que afloran en el área de interés se presentan en general mediana a
fuertemente fracturadas, con densidades variables entre 2 y 15 fracturas por m3. Las
fracturas de mayor longitud o corrida corresponden a aquellas que cortan o atraviesan
los esquistos del basamento Metamórfico. No se identificaron en las unidades de suelos,
fallas y/o fotolineamientos que las afecten.
Estudio de Factibilidad Proyecto San Pedro. Informe Final. Informe Nº 29705200-AD-RP-001, efectuado por ARCADIS Geotécnica para COLBUN S.A,
2006.
El estudio geológico-geotécnico consistió en mapeos de terreno, ejecución de
prospecciones geotécnicas (4 sondajes 7 perfiles sísmicos). Extracción de
muestras de testigos de sondajes para ensayos de laboratorio y análisis de los
resultados de las prospecciones y de los ensayos efectuados.
Se identificaron en el área de la presa, 4 unidades de suelo y una unidad de rocas:
Las rocas son metamórficas y están constituidas por esquistos micáceos con
intercalaciones de pizarras y filitas con foliación subhorizontal. Las diaclasas son
subparalelas a la foliación.
El fracturamiento en profundidad “revelado por algunos sondajes”, podría deberse a la
acción mecánica de la perforación de los sondajes o al desconfinamiento del macizo
rocoso.
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Respecto a las unidades de suelos, las más importantes corresponden a los depósitos
aluviales del cauce del río San Pedro y a los depósitos coluviales. Los primeros de alta
permeabilidad, alcanzarían unos 15-20 m de espesor bajo el lecho del río y los segundos
se ubicarían preferentemente en el flanco izquierdo del valle, con permeabilidades
medias a elevadas y con espesores de hasta 33 m en la vertical.
Los niveles freáticos determinados en los sondajes perforados en el área de la presa,
indicarían que las obras subterráneas consideradas en el proyecto (túnel de aducción,
caverna de máquinas y túnel de desvío) se localizarían bajo aquéllos.
Los ensayos Lugeon-Mejorado realizados en todos los sondajes perforados en el área de
la presa, definen una franja superficial de suelos y rocas de unos 30 a 50 m de espesor,
que es permeable (>3UL), la cual requeriría inyecciones de impermeabilización y bajo la
anterior, una franja de rocas impermeable (<3UL).
Desde el punto de vista geotécnico, las rocas metamórficas de los apoyos del muro y las
que serán excavadas por las obras subterráneas, consisten en general en rocas
ligeramente meteorizadas, mediana a intensamente fracturadas, duras, con resistencia a
la compresión simple entre 50 y 100 MPa y con marcada foliación subhorizontal. Esta
última característica implica un comportamiento fuertemente anisotrópico en las
propiedades de resistencia, deformabilidad y conductividad hidráulica de los macizos
rocosos. En todo caso, el macizo rocoso puede clasificarse, en términos generales, como
una roca de regular a buena calidad geotécnica.
•
Informe Geológico-Geotécnico, Informe Nº 2970-3010-GE-RP-301. Proyecto
Central San Pedro, Estudio de Factibilidad, preparado por ARCADIS Geotécnica
S.A. para Colbun S.A, 2006.
En 1995, Geotécnica Consultores realizó un primer estudio geológico-geotécnico
regional, a nivel conceptual de la zona comprendida entre el Lago Riñihue y el puente
Maihue. En el año 2004, EDIC efectuó un reconocimiento geológico-geotécnico
preliminar del área propuesta para las obras consideradas por la Central Hidroeléctrica
San Pedro. Posteriormente, en la etapa de prefactibilidad del proyecto, también
desarrollada por EDIC, se ejecutaron 7 sondajes geotécnicos en las áreas de fundación
de las obras además de 3 perfiles sísmicos y 6 sondajes eléctricos verticales.
En la etapa actual del proyecto (factibilidad), las exploraciones anteriores fueron
complementadas con la realización de 4 nuevos sondajes geotécnicos, 7 perfiles sísmicos
y la ejecución de ensayos de laboratorio sobre muestras de testigos de los sondajes,
perforados tanto en las etapas de prefactibilidad como de factibilidad.
En el presente informe se incorpora al modelo geológico-geotécnico desarrollado
previamente por EDIC, la información geológica-geotécnica obtenida del resultado de
las exploraciones, del mapeo geológico complementario de terreno y de los ensayos de
laboratorio. De acuerdo a estos antecedentes, fue necesario hacer ajustes al modelo
geológico-geotécnico, principalmente en el costado izquierdo (sur) del valle del río San
Pedro.
La segunda visita llevada a cabo los días 8 al 10 de noviembre de 2005, contó con la
participación del Geólogo Sr. Pablo Talloni, del Ingeniero Geotécnico Sr. José Campaña
y del Técnico Laboratorista Sr. Luis Burgos. En esta visita se mapearon los testigos y se
extrajeron muestras representativas para los ensayos de laboratorio de los nuevos
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sondajes ejecutados (SRP-8, SRP-9 y SRP-10), así como del sondaje SRP-7 iniciado en la
etapa de prefactibilidad y terminado en la etapa de ingeniería actual. También en esta
segunda visita se ubicó el sitio para ejecutar el sondaje SRP-11 en la nueva posición de
la Caverna de Máquinas, además de un reconocimiento geológico de la zona de caída,
túnel de descarga y zonas de los portales del túnel de desvío.
Finalmente, la tercera visita se efectuó los días 21 y 22 de diciembre, una vez finalizado
el sondaje en el nuevo emplazamiento de la caverna de máquinas proyectada. En esta
visita participó el Ingeniero Geomecánico, Sr. Juan C. Cereceda, el Ingeniero
Geotécnico Sr. José Campaña y el Ingeniero Especialista en Caminos Sr. Patricio
Ruckoldt. De la misma forma que en las visitas anteriores se efectuó un registro
geológico-geotécnico del sondaje SRP-11 y se obtuvieron muestras de testigos de éste.
También se recorrió la zona aledaña a la Caverna de Máquinas y se analizaron
características del terreno y relieve de éste en relación a los nuevos trazados de camino.
Unidades de roca (pZtRA)
En el área de implantación de las obras afloran rocas del Complejo Metamórfico Trafún,
constituido por esquistos micáceos metapelíticos, y en menor medida por pizarras de
biotita, esquistos de muscovita y filitas del Paleozoico (Devónico-Carbonífero).
Los esquistos micáceos metapelíticos han sido originados a partir de rocas sedimentarias
de grano fino (limonita o lutita), afectadas por un metamorfismo de bajo grado, ya que
aún se conserva un 20% de la fracción clástica primaria. La roca esta formada por
cuarzo clástico fino, además de algunos clastos de albita, titanita y turmalina. El
material micáceo y arcilloso que constituía la matriz intersticial de la roca original, han
sido recristalizada por diagénesis y metamorfismo a micas del tipo de biotita, muscovita
y a clorita por alteración de la primera. Presenta además, localmente, bastante pirita
sobreimpuesta. Estos minerales forman bandas discontinuas de diferentes espesores
acompañados con hematita y en algunas ocasiones materia orgánica, en agregados
aislados o en láminas desde algunos milímetros hasta 1 ó 2 cm de espesor, transformado
a grafito.
Los bandeamientos marcan una leve crenulación, lo que indica procesos tectónicos
compresionales de baja intensidad.
Las pizarras de biotita corresponden a rocas finamente foliadas, gris obscuras a
negruzcas. Están compuestas principalmente por biotita constituyendo bandas de 1 a 3
mm de espesor cuyos cristales están alineados en una dirección preferencial. Además de
la biotita existe cuarzo, el cual se presenta en bandas de hasta 3 mm de espesor y
también en bandas como agregados cristalinos junto a cristales de biotita alineados. Se
observan adicionalmente cristales de calcita entre los agregados cristalinos de cuarzo y
pirita finamente diseminada.
De acuerdo a su mineralogía y textura estas pizarras tienen su origen en lutitas
afectadas por un metamorfismo de grado medio.
Los esquitos de muscovita están compuestos por cuarzo en agregados cristalinos; la
muscovita está representada por pequeños cristales alineados, con hábito fibroso;
plagioclasas, de formas irregulares; calcita, también de formas irregulares,
reemplazando a plagioclasas y pirita.
Se trata de rocas originalmente del tipo de limolitas y/o lutitas, afectadas por
metamorfismo de grado medio.
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Es frecuente encontrar vetas de cuarzo de hasta 3-5 cm de espesor en los diferentes tipos
litológicos antes mencionados.
Todas las rocas reconocidas en terreno son en general frescas a ligeramente
meteorizadas, con sectores locales de meteorización moderada. Son rocas en general
duras, aunque presentan zonas blandas asociadas a fallas y a sectores muy fracturados.
Están afectadas por un fracturamiento moderado a intenso, este último relacionado
presumiblemente con descompresión de la roca en superficie paralelo a la foliación.
Afloran, en el área del muro, en ambos costados del valle del río San Pedro cubiertas
localmente por depósitos coluviales.
Depósitos Morrénicos (Plm)
Son los depósitos de suelos más antiguos del área del estudio. Afloran en el sector norte
del área de estudio, por sobre la cota 145-150 m s.n.m. (Plano Nº2970-2000-GE-PL301).
Están constituidos por gravas limosas y arena, con bolones subredondeados a
subangulosos y bloques de hasta 2 m de tamaño máximo. Son materiales de alta
compacidad, con incipiente cementación. Los fragmentos rocosos son sanos o con
delgadas pátinas de meteorización pardo rojiza.
Estos materiales, de baja permeabilidad, con K estimado <10-6 cm/s, no han sido
reconocidos por las prospecciones geotécnicas ejecutadas en el área de estudio.
•
Informe geológico interpretación de los perfiles por el eje transversal de presa y el
eje longitudinal por el eje del río. 393-08-ID-10-GE-01. Realizado para Edic y
Colbún por Golder Associates.
Los sondajes de los extremos superiores del eje de la presa muestran en general una
calidad geotécnica más deteriorada del macizo rocoso, respecto de los sectores más
bajos del perfil; adicionalmente se cierran hidráulicamente a una mayor profundidad, de
alrededor de 70 m, en comparación con los 40 a 50 m con que se cierran los sondajes de
la parte baja de dicho eje.
El sondaje SRP-07 presenta una calidad geotécnica mala en rocas esquistosas del
basamento. El espesor de los escombros llega a los 33 m de profundidad, lo que hace
bajar el contacto de suelo versus roca fundamental, en la parte más alta de la ladera, y
que desde el punto de vista del cierre hidráulico del vaso, es al menos preocupante, no
obstante que dicha inflección se encuentra a una cota un poco más alta que el nivel del
embalse.
Los sondajes SRP-14 y SRP-16 han confirmado la existencia de depósitos coluviales
relativamente gruesos en la ladera de apoyo izquierdo, de 6 m a 9 m de espesor, con un
máximo de 33 m, en la parte alta de esta ladera.
De acuerdo a la interpretación del perfil transversal A, que se muestra en Figura Nº 1, se
mantienen dos incognitas fundamentales:
-
Se desconoce la profundidad a la que se encuentra el contacto entre el relleno aluvial
superior y el basamento rocoso, en la zona de aguas más profundas.
ƒ Existe la evidencia de un posible canalón o paleo cauce en el costado derecho
del eje de la presa (SRP-15), que es necesario investigar más en terreno.
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ƒ
El sondaje SRP-06, no mostró cierre hidráulico hasta los 40 m de profundidad
que alcanzó, por lo cual sería conveniente prolongar este sondaje.
Figura Nº 1, Perfil geológico realizado por Golder Associates
RIBERA
IZQUIERDA
•
RIBERA
DERECHA
Minuta: Grietas empotramiento derecho Presa San Pedro y rocas en el lecho del
río, Central Hidroeléctrica Río San Pedro. Edic Ingenieros para Colbún S.A.
De acuerdo a este informe se han reconocido 7 grietas mayores en la parte alta del
flanco derecho del valle las que se disponen en un tramo de 300 m desde la bocatoma
hacia aguas abajo. Las grietas 1, 2 y 3 quedan retiradas de la presa, el resto de las
grietas (4, 5, 6 y 7) afectan a la presa (4 y 5) y a la obra de toma (5, 6 y 7).
Actualmente la zona afectada está cubierta por abundante vegetación nativa que
probablemente enmascara a otras grietas que deben existir, y que deben reconocerse,
especialmente las cercanas a obras (presa y bocatoma).
De acuerdo al informe de Golder Associates, estas grietas se habrían producido por
volcamiento de bloques, controlados por la existencia de uno o dos sistemas de
diaclasamiento de la roca que allí afloran, fenómeno que estaría asociado a los
movimientos sísmicos del gran terremoto de mayo de 1960.
A la fecha no se ha investigado la profundidad de las grietas, antecedente que es
necesario conocer para el diseño de la presa. Sólo se dispone de una estimación hecha
por Golder Associates que muestra sólo a una grieta (4) que tendría su fondo bajo el
coronamiento de la presa, la que sería interceptada por la cortina de inyección de ésta.
Debe señalarse que las grietas próximas al eje de la presa (4, 5, 6 y 7) se han
manifestado en el coronamiento de un corte natural que acusa una altura de 60 m
medido desde el río y una pendiente de 66º con respecto a la horizontal, inclinación que
es de las más abruptas en la zona de las obras.
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3.2
Antecedentes de sondajes zona de presa
Se ha detectado algunas variaciones en cuanto a la ubicación y orientación de los
sondajes, por lo que se ha solicitado un replanteo de la ubicación y orientación de éstos.
En la Tabla Nº 1 se presenta análisis de la información disponible de los sondajes, donde
además se plantea las acciones para mejorar la calidad de la información que se puede
obtener de éstos1.
Tabla Nº 1, Análisis de la información disponible
SRP - 1
SRP - 2
SRP - 3
SRP - 4
SRP - 5
SRP - 6
SI
SI
NO
SI
SI
SI
SI
NO
NO
NO
NO
NO
Ensayos
de
Lugeon
SI
SI
NO
SI
SI
SI
SRP - 7
SI (1)
NO
SI
NO (1)
NO
SRP - 9
SI (1)
NO
NO
realizados
NO (1)
NO
Sondaje Fotos
Calidades
(Q)
Mapeo
Mapeo
geotécnico
geotécnico
detallado
SI
NO
SI
NO
NO
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
Observaciones
Remapear
Remapear
Remapear
Remapear
Remapear
Remapear
Se sugiere tomar nuevas fotografías del
sondaje y remapear.
Se sugiere tomar nuevas fotografías del
sondaje y remapear.
SRP - 14 SI
NO
SI
SI
SI
Revisar mapeos
NO
SI
SI
SI
Revisar mapeos
SRP - 15 SI
SRP - 16 SI
NO
SI
SI
SI
Revisar mapeos
SI (1): Fotos oblicuas con respecto a la caja de sondaje, lo que hace aún más difícil estimar GSI mediante
fotografías.
NO (1): Mapeos entregados con datos de RQD y FF poco claros
La revisión de la información de los sondajes permitió hacer una primera estimación de la
calidad geotécnica en el perfil por el eje de la presa, para ello, se estimó el valor del GSI,
para tramos de sondaje de similar calidad. En Plano Nº 1 adjunto al presente informe se
entrega interpretación según el GSI, la que incluye además los lugeones, y la posible zona
afectada por grietas en la ribera derecha.
El GSI o Índice Geológico de Resistencia fue propuesto por Hoek (1994) y Hoek, Kaiser
y Bawden (1995), proporciona un sistema para estimar la disminución de la resistencia
que presentaría un macizo rocoso con diferentes condiciones geológicas, la Tabla Nº 5
muestra este sistema de clasificación en el que por una parte se debe seleccionar la
estructura del macizo rocoso y por la otra la condición de las discontinuidades, la
intersección de ambos parámetros permite determinar el rango de GSI. El GSI se
correlaciona con el RMR Bieniawski mediante la siguiente fórmula:
GSI = RMR Bieniawski 1989 – 5
1
No se mapearon los sondajes con calidades geotécnicas en base a índices normalmente utilizados, tales
como RMR (Bieniawski) y Q (Barton).
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Esta correlación sólo se puede utilizar cuando los valores de RMR son superiores a 25
puntos.
ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSO
INTACTO O MASIVO
(INTACT OR MASSIVE)
MUY MALA
Superficies lisas y cizalladas, cajas muy intemperizadas
y/o alteradas, con rellenos arcillosos blandos
Superficies lisas y cizalladas, cajas intemperizadas y/o
alteradas, con rellenos de fragmentos granulares y/o
arcillosos firmes
MALA
Superficies lisas, cajas moderadamente intemperizadas
y/o alteradas
REGULAR
Superficies rugosas, cajas levemente intemperizadas
y/o alteradas, con pátinas de óxido de hierro
EMPEORA LA CONDICION
DE LAS DISCONTINUIDADES
90
I/VG
MACIZO ROCOSO MASIVO IN SITU O ESPECIMENES
DE ROCA INTACTA, CON ESCASAS DISCONTINUIDADES AMPLIAMENTE ESPACIADAS
BUENA
Superficies rugosas y de cajas frescas (sin señales de
intemperizaciónni de alteración)
De los códigos de letra que describen la
estructura del macizo rocoso y la condición de las
discontinuidades, seleccione el cuadro apropiado
en esta tabla. Estime el valor típico del Indice
Geológico de Resistencia, GSI, de los contornos
que muestra la tabla. No trate de obtener un
mayor grado de precisión. Indicar un rango de
valores para GSI, por ejemplo de 36 a 42, es
más realista que indicar un único valor, por
ejemplo 38.
MUY BUENA
INDICE GEOLOGICO DE RESISTENCIA
CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES
Tabla Nº 2, Tabla para la determinación del GSI
I/G
N/D
N/D
N/D
B/F
B/P
B/VP
FRACTURADO EN BLOQUES
(BLOCKY)
MACIZO ROCOSO CONFORMADO POR TROZOS
O BLOQUES DE ROCA BIEN TRABADOS
,
DE FORMA CÚBICA Y DEFINIDOS POR TRES
SETS DE ESTRUCTURAS, ORTOGONALES ENTRE. SÍ
FUERTEMENTE FRACTURADO
EN BLOQUES
(VERY BLOCKY)
MACIZO ROCOSO ALGO PERTURBADO, CONFOR
MADO POR TROZOS O BLOQUES DE ROCA TRABADOS
,
DE VARIAS CARAS ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR
CUATRO O MAS SETS DE ESTRUCTURAS
.
FRACTURADO Y PERTURBADO
(BLOCKY / DISTURBED)
MACIZO ROCOSO PLEGADO Y /O AFECTADO POR
FALLAS, CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES
DE ROCA DE VARIAS CARAS ANGULOSOS Y
DEFINIDOS POR LA INTERSECCION DE NUMEROSOS
SETS DE ESTRUCTURAS
.
DESINTEGRADO
(DISINTEGRATED)
DISMINUYE LA TRABAZON DE LOS BLOQUES DE ROCA
80
MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO Y
QUEBRADO
, CONFORMADO POR UN
CONJUNTO POBREMENTE TRABADO DE
BLOQUES Y TROZOS DE ROCA
ANGULOSOS Y TAMBIÉN REDONDEADOS
70
B/VG
B/G
60
50
VB/VG VB/G VB/F
VB/P VB/VP
40
BD/VG BD/G
BD/F
BD/P BD/VP
30
D/VG
D/G
D/F
D/P
D/VP
20
FOLIADO-LAMINADO-CIZALLADO
(FOLIATED/LAMINATED/SHEARED)
10
ROCAS DEBILES CON CIZALLE TECTONICO Y PRESENCIA DE FOLIACIONES O LAMINACIONES FINAS.
ESQUISTOCIDADES POCO ESPACIADAS QUE PREDOMINAN SOBRE OTROS JUEGOS DE DISCONTINUIDADES,
RESULTANDO UNA COMPLETA AUSENCIA DE BLOQUES
N/D
N/D
S/F
S/P
S/VP
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3.3
11 de 27
Geología y geotécnica de la zona de la presa
La revisión de la información disponible, permite definir en general lo siguiente:
La secuencia de rocas metamórficas, que constituyen la roca fundamental en la zona de la
presa, está constituida por intercalaciones de dos facies, una superior que corresponde a
intercalaciones de esquistos y lutitas fisibles con presencia de grafito y una segunda de
esquistos con cuarzo de segregación en direcciones de foliación con una calidad
geotécnica relativamente mejor.
La foliación es en general regular en toda la zona, no se detectan diferencias entre ambas
riberas, la orientación de esta es de EW/ 0-20º N.
Sobre estas rocas se han detectado dos unidades de suelo principales, la primera
corresponde a sedimentos fluvioglaciales, los cuales se observan principalmente en la
ribera derecha (Norte) y material de roca de origen metamórfico, que se presenta
descohesionada y triturada, evidenciando que se trata de un depósito de remoción en
masa.
3.3.1
Ribera Derecha (Norte)
La ribera derecha se caracteriza por presentar una serie de grietas, alineadas en forma
perpendicular al movimiento que las genera, y que se puede apreciar en la Figura Nº 2,
que corresponde a una fotografía tomada después del roce efectuado en esa zona.
En esta figura se puede apreciar una serie de grietas paralelas que definen bloques de
rumbo paralelo a la ladera, que van descendiendo hasta que los bloques más cercanos al
río, se vuelcan o deslizan, rompiéndose en la base del talud.
Figura Nº 2, Fotografía del estribo derecho donde se proyecta la presa, se indica en la figura, la
distribución de las grietas con línea azul y con flecha roja se indica la dirección del movimiento.
MATERIAL
CAÍDO
DIRECCIÓN DEL
MOVIMIENTO
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Las zanjas recomendadas para explorar el sector de empotramiento Norte de la presa en
ribera derecha, han permitido identificar una serie de bloques de roca en forma
escalonada, cubiertos por depósitos fluvioglaciales. Esto indicaría que el agrietamiento de
la ribera Norte, es anterior al último evento depositacional que conformó la terraza, en
dicha ribera. Para la comprobación de esta hipótesis es necesario profundizar y alargar las
zanjas.
El escalonamiento de los bloques como se muestra en Figura Nº 3, es similar al que se
genera durante un movimiento translacional de roca como se muestra en Figura Nº 4.
Figura Nº 3, Muestra bloques de esquisto a diferentes profundidades a lo largo de la zanja NS. Estos
bloques se encuentran cubiertos por sedimentos fluvioglaciales, que los cubren y rellenan los espacios
entre ellos
Bloques de esquisto en
diferentes niveles a lo
largo de la zanja
El perfil geotécnico que se muestra en Plano Nº 1, muestra una interpretación de GSI,
donde se indica la zona probable que puede estar afectada en el perfil, considerando la
última grieta visible en superficie. Sin embargo, esta interpretación debe ser confirmada
por la nueva campaña de sondajes recomendada en punto 3.4.
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Figura Nº 4, Mecanismo de deslizamiento de bloques de tipo translacional
3.3.2
Ribera Izquierda (Sur)
La ribera izquierda donde se apoya la presa, presenta una cubierta de coluvio de hasta 8
metros, bajo la cual se observa una gran zona de roca descohesionada, con un espesor de
hasta 40 m, identificado en el perfil (Plano Nº 1) como roca con un valor de GSI entre 0 y
20 (color rojo) ( Sondajes SRP-7, SRP-14 Y SRP-16) . El límite inferior de esta zona se
ubica por debajo del coronamiento de la presa. Esta zona corresponde a una zona de muy
mala calidad geotécnica y probablemente puede corresponder a una remoción en masa2.
La Figura Nº 5 muestra una vista general de la ribera izquierda donde se muestra, la
distribución de la roca descohesionada, mientras que en la Figura Nº 6 se muestran las
cajas de sondajes, que indican el contacto entre la roca descohesionada y la roca
fundamental para los sondajes SRP-7, SRP-14 y SRP-16. También se ha encontrado una
zona de mala calidad de roca descohesionada en los sondajes SRP-9 y SRP-15.
Figura Nº 5, Vista de la ribera izquierda donde se apoya la presa, se pueden observar también los
portales de entrada y salida del túnel de desvío. Se puede apreciar en el corte de camino, la roca
descohesionada.
COLUVIO
ROCA
DESCOHESIONADA
ROCA
DESCOHESIONADA
PORTAL DE
ENTRADA
PORTAL DE
SALIDA
2
Esta zona identificada en forma preliminar deberá ser confirmada al revisar las cajas de los sondajes
disponibles y también a partir de la información obtenida de la nueva campaña de sondajes recomendada
durante este estudio.
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Figura Nº 6, Vista de contacto entre material de roca descohesionada y la zona de roca propiamente tal,
para los sondajes SRP-7, SRP-14 y SRP-16
Sondaje
Fotografías de los testigos
SRP-7 , contacto a los 50 m
SRP-14, contacto a los 32 m
SRP-16, contacto a los 4,5 m
3.3.3
Río (Centro)
No se dispone de sondajes de reconocimiento en la zona del río, los sondajes más
cercanos corresponden a: SRP-15 en la ribera izquierda y SRP-2 en la ribera derecha. Se
ha programado la ejecución de sondajes inclinados los cuales se deben cruzar bajo el río,
para poder disponer de información adecuada para el análisis geológico-geotécnico.
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3.3.4
Zona túnel de aducción
La ubicación actual de la entrada del túnel de aducción no es factible, esto se debe a que
se ubica en plena zona de grietas. Debido a que la presa es la obra principal, se debe
definir la ubicación de ésta en primer lugar, es decir se debe limitar con exploración de
sondajes la zona de grietas, para luego definir la ubicación de la zona de entrada del túnel
de aducción. Ésta deberá quedar al norte de la zona de grietas con potencial movimiento.
El trazado del túnel de aducción deberá considerar en su recorrido, la presencia de fallas
como la encontrada en el talud sobre la zona de casa de máquinas, de orientación
aproximada EW/subvertical. También se deberá considerar el espesor del paleosuelo
encontrado en los caminos de acceso.
En el camino a la actual zona de entrada al túnel de aducción se observa una importante
zona de roca descohesionada similar a la de ribera izquierda, la cual se encuentra bajo la
secuencia sedimentaria fluvioglacial, que cubre la terraza de la ribera derecha. La Figura
Nº 7 muestra la disposición de las unidades geológicas en el área, donde se puede
apreciar la ubicación en la parte superior de un suelo vegetal, sobre gravas
correspondientes a un depósito fluvioglacial, y bajo estas se observa la roca
descohesionada, similar a la observada en la ribera izquierda. A la derecha en la figura se
puede observar la zona de roca fundamental, la cual como se ha mencionado, esta
afectada por grietas.
Figura Nº 7, Vista de corte camino a zona de entrada túnel de aducción, se puede observar cuatro
unidades geológicas: Suelo vegetal, Suelo fluvioglacial, roca y roca descohesionada.
SUELO VEGETAL
SUELO
FLUVIOGLACIAL
ROCA
ROCA
DESCONFINADA
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3.3.5
Zona Casa de Máquinas y Chimenea de Equilibrio
La exploración geológica disponible en la zona, corresponde a 7 sondajes, cuya ubicación
se muestra en Figura Nº 8. En esta figura además, se ha agregado la profundidad del
contacto entre el material no consolidado y la roca, para cada uno de los sondajes. El
material no consolidado corresponde a depósitos fluvio-glaciales y de remoción en masa.
De los sondajes efectuados en el área, los sondajes SRP - 11, SRP - 12 y SRP – 13 se
encuentran alejados al NW de las obras actuales y presentan coberturas de suelo bajas. El
sondaje SRP-18 se ubica en la zona de la chimenea de equilibrio y presenta material de
relleno hasta los 32,2 m en el sondaje, el sondaje SRP-20 presenta un relleno mínimo de
0,5 m, mientras que el sondaje SRP-8 presenta una relleno de 17.45m y el sondaje SRP19 presenta un relleno de 10.90 m.
En Figura Nº 9 se muestra un perfil esquemático del área donde se interpreta la
distribución del material de relleno, constituido por materiales fluvio-glaciales y
depósitos de remoción en masa, además de la ubicación de la roca fundamental.
En Figura Nº 8 se muestra un posible plano de falla, el cual controla la pequeña quebrada
en dicha zona, esta estructura podría estar afectando los túneles de aducción y la zona de
la chimenea de equilibrio.
En Figura Nº 10 se muestra vista general del área donde se ubica la casa de máquinas y la
chimenea de equilibrio, la Figura Nº 11 muestra un detalle del material de roca
descohesionada interpretada como remoción en masa, mientras que en Figura Nº 12 se
muestra detalle de bloque de la remoción en masa sobre sedimentos fluvioglaciales.
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Figura Nº 8, Planta que indica los espesores de relleno en zona casa de máquinas
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Figura Nº 9, Sección esquemática de la distribución de las unidades de suelo y la roca fundamental, en color pardo se muestra la roca descohesionada
asociada a una remoción en masa, en amarillo se presenta la unidad de material fluvioglacial, y en color gris la roca fundamental correspondiente a la
secuencia metamórfica.
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Figura Nº 10, Vista general de la zona de la casa de máquinas y chimenea de equilibrio, cubierta en
superficie por material correspondiente a roca descohesionada y molida (remoción en masa)
FIGURA Nº 11
Figura Nº 11, Material de roca descohesionada y molida correspondiente a material de remoción en
masa, el cual alcanzaría un espesor de hasta 33 m en la zona de la chimenea de equilibrio
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Figura Nº 12, Detalle de bloque de remoción en masa sobre material fluvioglacial, en la zona inferior
del área (camino casa de máquinas
3.3.6
Túnel de desvío
Los túneles de desvío actualmente se desarrollan en rocas metamórficas foliadas con
alternancia de metaareniscas y pelitas. Se ha detectado que las rocas pelíticas presentan
en algunos casos grafito.
El túnel se está desarrollando por debajo de la zona de GSI con valores de 0-20 , zona que
correspondería a la probable zona de remoción en masa. La Figura Nº 13 muestra una
imagen del desarrollo de la frente del túnel donde se puede apreciar la foliación.
El pique del desagüe de fondo en su inicio debe cortar una cantidad considerable del
material correspondiente a la probable remoción en masa.
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Figura Nº 13, vista del desarrollo del túnel de desvío, en la frente de aguas arriba, donde se observa la
foliación de la secuencia metamórfica
3.4
PROGRAMA DE EXPLORACIÓN ZONA PRESA
El siguiente programa de sondajes fue informado anteriormente en minuta “Proposición
de Exploración en Base a Sondajes Largos Inclinados, Sondajes SRP-29 a SRP-37”
La siguiente proposición de sondajes largos inclinados, cumplen con el objetivo de
explorar toda el área de ubicación de la Presa de la CH San Pedro. Los sondajes
propuestos se ubican en el eje de la Presa San Pedro y están identificados como sondajes
SRP-29 a SRP-37.
3.4.1
Ubicación de los Sondajes
Los sondajes propuestos se ubicarán sobre el eje de la presa en ambas riberas del río San
Pedro. En la Figura Nº 14 se presenta la ubicación en planta de los sondajes.
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3.4.2 Descripción de los Sondajes
A continuación se presenta un listado con la ubicación, características y objetivo de los
sondajes propuestos. Las Especificaciones Técnicas de estos sondajes se entregarán en un
documento aparte.
La prioridad de ejecución de estos sondajes está dada por la numeración de los mismos.
SONDAJE SRP-29
Coordenada Norte: 5.596.217
Coordenada Este: 707.214
Longitud: 140 m
Inclinación: 45° Hacia el río
Objetivo: El objetivo de este sondaje es reconocer grietas en ribera norte y confirmar profundidad
de roca sana.
SONDAJE SRP-30
Coordenada Norte: 5.596.217
Coordenada Este: 707.214
Longitud: 80 m
Inclinación: 45° Hacia el cerro
Objetivo: Los objetivos de este sondaje son los siguientes:
o Confirmar geología al norte de ribera derecha de la Presa, descartando posibles grietas.
o Descartar la presencia de roca descohesionada y paleovalles.
SONDAJE SRP-31
Coordenada Norte: 5.596.107
Coordenada Este: 707.246
Longitud: 60 m
Inclinación: 45° Hacia el cerro
Objetivo: El objetivo de este sondaje es confirmar la presencia de roca buena en ribera derecha y
descartar grietas en la base de la ladera.
SONDAJE SRP-32
Coordenada Norte: 5.596.107
Coordenada Este: 707.246
Longitud: 100 m
Inclinación: 45° Hacia el río
Objetivo: El objetivo de este sondaje es explorar la geología bajo el lecho del río.
SONDAJE SRP-33
Coordenada Norte: 5.596.090
Coordenada Este: 707.246
Longitud: 60 m
Inclinación: 60° Hacia el cerro
Objetivo: Ver 3.3.
SONDAJE SRP-34
Coordenada Norte: 5.595.996
Coordenada Este: 707.271
Longitud: 100 m
Inclinación: 45° Hacia el río
Objetivo: El objetivo de este sondaje es explorar geología bajo el lecho del río y cruzar bajo el
sondaje 32.
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SONDAJE SRP-35
Coordenada Norte: 5.595.996
Coordenada Este: 707.271
Longitud: 60 m
Inclinación: 60° Hacia el cerro
Objetivo: El objetivo de este sondaje es confirmar la profundidad de roca de buena calidad.
SONDAJE SRP-36
Coordenada Norte: 5.595.972
Coordenada Este: 707.283
Longitud: 60 m
Inclinación: 60° Hacia el cerro
Objetivo: El objetivo de este sondaje es confirmar la profundidad de roca de buena calidad.
SONDAJE SRP-37
Coordenada Norte: 5.596.207
Coordenada Este: 707.480
Longitud: 60 m
Inclinación: 60º Hacia el cerro
Objetivo: El objetivo de este sondaje es confirmar la profundidad de roca de buena calidad y el
posible contacto entre la remoción en masa y la roca
Debido a la identificación de una probable zona de remoción en masa en ribera izquierda
(Sur) se deberá considerar en forma adicional sondajes que permitan reconocer la
continuidad de este depósito al Sur, por el eje de la presa, se estima en un total de dos
sondajes adicionales de 60 m cada uno.
En la ribera derecha se debe considerar la ejecución de dos sondajes adicionales en la
terraza por el eje de la presa, estos sondajes de aproximadamente 45 m cada uno,
permitirán verificar la continuidad de la roca y el espesor de los rellenos fluvioglaciales.
Figura Nº 14, Planta de ubicación de sondajes recomendados para exploración presa
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3.5
PROGRAMA DE EXPLORACIÓN TÚNELES DE ADUCCIÓN, ZONA
CHIMENEA DE EQUILIBRIO Y CASA DE MÁQUINAS
Una vez definida la ubicación definitiva de la presa en ribera derecha se deberá
considerar la ejecución de los siguientes sondajes (ver plano Nº 2).
•
•
•
Sondaje en obra de toma túnel de aducción 70 m longitud e inclinación 70º c/r
horizontal (revisión de calidad de la roca en zona de obra)
Sondaje de exploración trazado inicial túnel de aducción 90 m longitud e
inclinación de 70º (chequeo de falla EW en trazado túnel)
Sondaje de exploración chimenea de equilibrio y túnel de aducción 80 m longitud
y 50º c/r horizontal (revisión de espesores de relleno y revisión plano falla EW).
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4
4.1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Estribo Derecho (Zona de grietas)
La zona del estribo derecho o Norte de la presa está afectado por una serie de
grietas, el sondaje SRP-1 (con una inclinación de 70º) ha detectado grietas con una
profundidad (vertical) con respecto al collar de este sondaje de 46 y 63.8 metros. La
profundidad y disposición de las grietas estaría asociado a un movimiento de tipo
translacional.
La zanja de exploración por el eje de la presa, ha permitido identificar una serie de
bloques de roca en forma escalonada, cubiertos por depósitos fluvioglaciales. Esto
permite verificar el mecanismo de movimiento de tipo translacional e indicaría que
el agrietamiento de la ribera Norte, es anterior al último evento depositacional que
conformó la terraza, en dicha ribera. También indicaría la posibilidad de la
existencia de grietas actualmente cubiertas, y que no sean visibles a simple vista.
Se postula como hipótesis de trabajo, que la última grieta en la zona del estribo
derecho de la presa, corresponde a la proyección de las grietas que afloran aguas
arriba y abajo del eje de la presa, y cuya traza se ha marcado en el perfil de GSI
de Plano Nº 1, adjunto a este informe. También se indica con línea verde al área
posiblemente afectada por el deslizamiento.
4.2
Estribo Izquierdo (Zona de Roca Descohesionada)
La zona del estribo izquierdo presenta una importante área de roca con valores de
GSI entre 0-20 puntos, que es reconocida en los cortes de terreno como material de
roca descohesionada, la que probablemente puede corresponder a una remoción en
masa. La disposición de esta unidad es reconocida por los sondajes SRP-7, SRP-14
y SRP-16. En la parte inferior del talud aparece una nueva unidad de este material,
reconocida por los sondajes SRP-9 y SRP-15.
La unidad de roca descohesionada cubre una importante área en la ribera izquierda,
estando presente en toda el área del proyecto, también se observa en menor medida
en la ribera derecha, lo que sugiere que la remoción proveniente de la ribera
izquierda, habría alcanzado la ribera derecha.
Se postula como hipótesis de trabajo, considerar que para el empotramiento del
estribo izquierdo de la presa en esta ribera, se debe remover el material marcado
con color rojo en el Plano Nº 1, Perfil de GSI(GSI 0-20). Se debe considerar
explorar en forma adicional la continuidad de este depósito al Sur. También se
debe revisar la disposición de este depósito en el sector del embalse, debido a que
su base se ubica bajo la línea de inundación.
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4.3
Parte Central Presa
La zona de la presa bajo el lecho del río, carece de exploración, por lo que se han
programado sondajes de exploración desde ambas riberas para su exploración
(SRP-32 y SRP-34). Esta exploración permitirá descartar la presencia de
estructuras en el eje del río.
4.4
Túnel de aducción, chimenea de equilibrio y casa de máquinas
La ubicación actual de la entrada del túnel de aducción no es factible, esto se debe a
que se ubica en plena zona de grietas. Debido a que la presa es la obra principal, se
debe definir la ubicación de esta en primer lugar, es decir se debe limitar con
exploración de sondajes la zona de grietas, para luego definir la ubicación de esta y
el talud donde se ubicará, para luego definir la ubicación de la zona de entrada del
túnel de aducción. Ésta deberá quedar al norte de la zona de grietas con potencial
movimiento.
El túnel de aducción deberá considerar en su recorrido, la presencia de fallas como
la encontrada en el talud sobre la zona de casa de máquinas, de orientación
aproximada EW/subvertical. También se deberá considerar el espesor del
paleosuelo encontrado en los caminos de acceso.
El sondaje SRP-18 se ubica en la zona de la chimenea de equilibrio y presenta
material de relleno hasta los 32,2 m en el sondaje (roca descohesionada), el sondaje
SRP-20 presenta un relleno mínimo de 0,5 m, mientras que el sondaje SRP-8
presenta una relleno de 17.45m (roca descohesionada) y el sondaje SRP-19
presenta un relleno de 10.90 m (roca descohesionada y fluvioglacial).
4.5
Túnel de desvío
Los túneles de desvío actualmente se desarrollan en rocas metamórficas foliadas
con alternancia de metaareniscas y pelitas. Se ha detectado que las rocas pelíticas
presentan en algunos casos grafito.
Estos túneles se desarrollan por debajo de la zona de roca descohesionada, la cual
se ubica aproximadamente por sobre la cota 86 m s.n.m.
4.6
Posible remoción en masa
La probable remoción en masa, asociada a la presencia de roca descohesionada y
triturada, queda fuera de los planos de trabajo actuales, parte de la cual, ha sido definida
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inicialmente como depósitos coluviales. Si bien, esta zona ha sido identificada
mayormente en la ribera sur (izquierda) también ha sido identificada en la ribera derecha
(norte) en la zona del camino de acceso a la obra de toma del túnel de aducción y también
en la zona de la chimenea de equilibrio y casa de máquinas.
Debido a las grandes variaciones en las características geológicas de la zona donde se
ubica la central, se recomienda, efectuar la actualización del plano de geología general, el
cual deberá considerar un aumento de área en el lado sur, para poder dimensionar
adecuadamente la magnitud de la zona de roca descohesionada.
De acuerdo a lo observado durante la visita, y a las observaciones efectuadas en visitas a
terreno posteriores, se pueden efectuar las siguientes observaciones sobre esta unidad:
•
•
•
•
•
•
•
En el eje de la presa presenta un espesor de 40 metros
Corresponde a una mezcla de bloques y roca triturada
El depósito principal ubicado en ribera izquierda se observa estable a gran escala,
sin embargo, las excavaciones efectuadas por el proyecto generan problemas de
estabilidad locales, aumentado en la época de fuertes lluvias.
Se deberá efectuar un detallado análisis de las características geotécnicas de este
material, de modo de poder analizar su estabilidad tanto global como local.
Se deberá revisar la estabilidad en la zona de la chimenea de equilibrio y casa de
máquinas.
Se debe considerar el diseño de un sistema de monitoreo de estos materiales, el
cual debe considerar piezómetros, inclinómetros y puntos de chequeo topográfico,
el cual se debe diseñar en forma global.
Se debe revisar la estabilidad de los cortes efectuados por otras obras como los
portales de los túneles de desvío, el pique del desagüe de fondo y los caminos del
área.
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ANEXO 1
PERFIL CALIDAD GEOTECNICA EJE PRESA
ANEXO 2
PERFIL CALIDAD GEOTECNICA POR ADUCCIÓN