Estudio de la estabilidad de taludes en roca entre los kilómetros 95 al 97 de la carretera Ciudad de Dios - Cajamarca - Díaz Rodas, Mario Alexander (2018)
Debido a los constantes deslizamientos que se producen en lugares cercanos a la zona de estudio, especialmente en épocas de invierno, nos llevó a realizar un estudio más detallado y minucioso acerca de la estabilidad de taludes en roca entre los kilómetros 95 al 97 de la carretera Ciudad de Dios - Cajamarca. Es por ello que la presente tesis se encargará de informar al gobierno central y a la población aledaña si realmente se puede producir un deslizamiento en el tramo mencionado. Para poder llegar a un veredicto final se dividió en siete estaciones geomecánicas a la zona, en donde se calculó la cohesión y ángulo de fricción interno de la roca mediante el criterio de rotura de Barton - Bandis, se analizó la cinemática de los taludes, a ello se sumó el cálculo de la densidad de las unidades litológicas aflorantes y finalmente los datos obtenidos se ingresaron a los software especializados (Rocscience) para obtener el valor del Factor de Seguridad (FS) para cada estación geomecánica estudiada. Teniendo como afirmación lo escrito líneas atrás, las autoridades deberán tomar cartas en el asunto para poder estabilizar dichos taludes, y así evitar que la ciudad de Cajamarca quede incomunicada con la costa; por consiguiente, tener pérdidas humanas y económicas. En campo se observó fallas de tipo planar, y una característica más resaltante de este tipo de falla es que se produce por la presencia de juntas predominantes que buzan hacia el talud y cuyo rumbo es bastante paralelo a la cara del talud, con algún control estructural. A la par se distinguieron 2 discontinuidades (una predominante y otra aleatoria), es por ello que se optó por el criterio de rotura de Barton - Bandis para el cálculo de la cohesión y ángulo de fricción interno de la roca, mediante la siguiente ecuación: = . [∅ + . 10 ( )] Donde: : Esfuerzo cortante. : Esfuerzo normal. ∅: Ángulo de fricción básico. : Coeficiente de rugosidad de la junta. : Resistencia a la compresión simple de los labios de la discontinuidad. Para calcular los parámetros de dicho criterio de rotura se realizaron ensayos en campo y en laboratorio; y posteriormente utilizar ábacos geomecánicos. El tipo de diseño de la investigación es pre experimental, puesto que los tesistas nos limitamos solo a observar condiciones naturales del fenómeno, analizándolo sin modificarlo ni alterarlo; lo que nos permite confiar en la existencia de altos niveles de validez de los resultados obtenidos. Se identificó como variable dependiente a la estabilidad de taludes y como variable independiente a la calidad de la roca. El área de estudio está ubicada en el distrito de Chilete, provincia de Contumazá, región de Cajamarca; abarcando un área aproximada de 0.5 Km2 . El marco geológico está dominado por unidades litológicas de las formaciones Carhuaz y Farrat, definiendo en campo una estratigrafía con buzamientos a favor de la carretera principal. Los taludes que se encuentran entre las progresivas del Km 95+000 al 97+000 presentan de manera constante problemas de deslizamiento de bloques de roca, por lo que el estudio estuvo enfocado en realizar de manera inicial un mapeo en línea de detalle, haciendo ensayos directos en campo con el martillo de Schmidt y peine de Barton, para medir la resistencia a la compresión simple y la rugosidad respectivamente; al mismo tiempo tomando datos como DIP y DIP DIR de las discontinuidades. Se extrajeron muestras representativas para cada estación geomecánica, basándonos en el criterio de emplear fragmentos de roca intacta, es decir que no muestren discontinuidades. Dichas muestras extraídas en campo se prepararon en el laboratorio de mecánica de rocas de la UPN usando el extractor de muestras y basándonos en el criterio descrito por la ISRM, en donde las probetas deben tener una dimensión de por lo menos < 40% de la longitud total de la placa de Tilt Test para poder realizar el ensayo del mismo nombre y determinar la densidad. Finalmente, se determinó la cohesión y ángulo de fricción interno de la roca con la ayuda del programa RocData. El análisis cinemático de los taludes estudiados se realizó en el programa Dips. Para determinar la densidad de las unidades litológicas aflorantes se aplicó la fórmula clásica de ρ= m/v; donde “m” es la masa y “v” es el volumen. El programa RocPlane nos sirvió para calcular los factores de seguridad estáticos y pseudoestáticos para cada estación geomecánica estudiada. Los resultados nos indican que la zona en estudio muestra un alto grado de inestabilidad de taludes en roca y eso se ve reflejado en el siguiente cuadro resumen: N° JRC JCS Densidad (Kn/m3) Փ básico Փ C (MPa) FS (Estático) FS (Pseudoestático) Condición E1 8 90 25.036 29 41.04 0.092 1.12 0.94 Inestable E2 4 105 25.036 28 34.91 0.026 0.91 0.76 Inestable E3 4 116 25.036 28 34.94 0.028 0.79 0.65 Inestable E4 5.5 114 25.036 27 35.15 0.069 0.72 0.58 Inestable E5 7.5 90 25.036 29 40.34 0.082 1.10 0.91 Inestable E6 3 120 25.036 27 32.10 0.022 0.68 0.54 Inestable E7 3 116 25.036 28 33.77 0.013 0.75 0.58 Inestable Es por ello que se recomienda realizar un estudio técnico para estabilizar y evitar deslizamientos en el sector estudiado, según la información brindada por esta tesis. PALABRAS CLAVE: Deslizamientos, estabilidad de taludes en roca, estaciones geomecánicas, cohesión y ángulo de fricción interno de la roca, criterio de rotura de Barton - Bandis, cinemática de los taludes, densidad de las unidades litológicas aflorantes, software especializados, factores de seguridad estáticos y pseudoestáticos, fallas de tipo planar, juntas, rumbo y buzamiento, discontinuidades, esfuerzo cortante, esfuerzo normal, ángulo de fricción básico, coeficiente de rugosidad, resistencia a la compresión simple, ensayos, ábacos geomecánicos, calidad de la roca, marco geológico, formaciones Carhuaz y Farrat, estratigrafía, mapeo en línea de detalle, martillo de Schmidt, peine de Barton, muestras, roca intacta, extractor de muestras, Tilt Test.