TTE41

Facultad de Ingeniería Departamento de Obras Civiles y Geología Ingeniería Civil Geológica

“ Análisis de estabilidad de taludes en roca en la ruta 201 CH

Coñaripe-Pe llaifa de la Región de los Ríos”

Proyecto para optar al título de Ingeniero Civil Geólogo

VALENTINNO ANDREAS CROT ROSAS

RODRIGO EMMANUEL RAIPÁN FERRADA

Profesor guía:

Roberto José Torres Hoyer

Temuco mayo 2022

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TEMUCO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES Y GEOLOGÍA

COMISIÓN EXAMEN DE TÍTULO

Este Examen de Título ha sido realizado en el Departamento de Obras Civiles

y Geología:

Profesor Guía:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Mg. Roberto Torres Hoyer

Ingeniero Geólogo

Profesor Informante 1:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Mg. Jesús Torres Hoyer

Ingeniero Geólogo

Profesor Informante 2:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gabriela Porras Toro

Ingeniera Geóloga

Ministro de Fe:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Dra. Elisa Ramírez Sánchez

Geóloga

Temuco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

RESUMEN

Debido al mejoramiento y pavimentación de la ruta internacional 201 CH, en la comuna de Panguipulli, región de los Ríos surge la necesidad de analizar la estabilidad de taludes en roca, y en caso necesario, proponer los métodos de estabilización correspondientes que se encuentran en el tramo Coñaripe-Pellaifa. Para realizar el análisis de estabilidad se realiza una recopilación de información del sector y una campaña de terreno para la obtención de datos de los macizos rocosos. La información previa incluye aspectos geológicos como geología estructural, peligros geológicos, aproximaciones a la estratigrafía y caracterizaciones geotécnicas del macizo rocoso. Analizados estos datos es posible realizar un levantamiento de terreno para la obtención de datos del sector y específicamente de los taludes, que posteriormente serán correlacionados. Luego, con los datos recopilados del terreno es posible realizar una clasificación geomecánica con 2 distintos sistemas de clasificación: RMR de Bieniawski y Q de Barton, para determinar una calidad del macizo rocoso que permita orientar el estudio. Posteriormente, se realiza un modelo numérico (modelación) para conocer el estado actual de cada talud. Para esto, se utilizan softwares específicos, para cada condición de falla. Los cuales permiten conocer la estabilidad de cada talud a través del cálculo del factor de seguridad. El modelado determinará si las obras son autónomamente estables, en el caso de ser valoradas con un F.S. bajo el admisible, se propondrán distintos métodos de estabilización bajo criterios técnicos y que se adecuen de mejor manera al talud, para ser simulados nuevamente, con la finalidad de proponer las medidas de estabilización validadas por los softwares. La metodología empleada para el presente estudio estuvo dividida en dos partes fundamentales: la primera se orientó a casos de estudio, específicamente recopilación de información y caracterización de macizos rocosos. Por su parte, la segunda etapa estuvo determinada por la construcción de modelos numéricos, simulación y recomendaciones de mitigación.

Palabras claves: Estabilidad, FS, modelación, factor de seguridad, talud, macizo rocoso.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................1 1 CAPÍTULO l. GENERALIDADES .............................................................................................3 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..............................................................................3 1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................................4 1.3 UBICACIÓN ..................................................................................................................4 2 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ...........................................................................................7 2.1 GEOLOGÍA DEL SECTOR DE ESTUDIO ..........................................................................7 2.1.1 MARCO GEOTECTÓNICO REGIONAL ............................................................................... 7

2.1.2

MARCO GEOLÓGICO LOCAL .......................................................................................... 11

2.1.3

PELIGROS GEOLÓGICOS ................................................................................................ 15

2.2 CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS ........................................................................... 22 2.2.1 ÍNDICE RMR ................................................................................................................... 22

2.2.2

SISTEMA Q DE BARTON................................................................................................. 28

2.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD .........................................................................................37 2.3.1 MÉTODO DETERMINÍSTICO........................................................................................... 37

2.3.2

MÉTODO EQUILIBRIO LÍMITE ........................................................................................ 37

2.4 CRITERIOS DE ROTURA ..............................................................................................39 2.4.1 CRITERIO DE ROTURA MOHR-COULOMB...................................................................... 39 2.5 TALUDES EN ROCA ....................................................................................................43 2.5.1 ROTURA PLANA ............................................................................................................. 43

2.5.2

ROTURA EN CUÑA ......................................................................................................... 45

2.5.3

ROTURA POR VUELCO ................................................................................................... 47

CAPÍTULO III .............................................................................................................................48 MARCO METODOLÓGICO ........................................................................................................48 3.1. GENERALIDADES........................................................................................................48 3.1.1. REVISIÓN INFORMACIÓN PREVIA DEL SECTOR............................................................. 48

3.1.2.

IDENTIFICACIÓN DE CASOS DE ESTUDIO....................................................................... 48

3.2. TOMA DE DATOS .......................................................................................................49 3.2.1. CARACTERIZACIÓN MACIZOS ROCOSOS ....................................................................... 50

3.2.2.

ANÁLISIS PARÁMETROS RESISTENTES .......................................................................... 50

3.2.3.

MEDICIÓN TALUDES ...................................................................................................... 51

3.3. ELABORACIÓN DEL MODELO ....................................................................................51 3.3.1. GEOMETRÍA DEL MODELO ............................................................................................ 52

3.3.2.

PARÁMETROS RESISTENTES .......................................................................................... 52

3.3.3.

FACTORES DESENCADENANTES .................................................................................... 52

4. CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y ANÁLISIS ............................................................................53 4.1. RESULTADOS DE LABORATORIO ...............................................................................53 4.2. ANÁLISIS PARÁMETROS RESISTENTES.......................................................................54 4.3. RECONOCIMIENTO DE CAMPO, CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS Y ANALISIS DE ESTABILIDAD .........................................................................................................................57 4.3.1. DESCRIPCIÓN TALUD A.................................................................................................. 58

4.3.2.

CLASIFICACIÓN MACIZO ROCOSO TALUD A.................................................................. 59

4.3.3.

ANÁLISIS TALUD A ......................................................................................................... 60

4.3.4.

DESCRIPCIÓN TALUD B.................................................................................................. 62

4.3.5.

CLASIFICACIÓN MACIZO ROCOSO TALUD B .................................................................. 63

4.3.6.

ANÁLISIS TALUD B ......................................................................................................... 64

4.3.7.

DESCRIPCIÓN TALUD C.................................................................................................. 66

4.3.8.

CLASIFICACIÓN MACIZO ROCOSO TALUD C .................................................................. 66

4.3.9.

ANÁLISIS TALUD C ......................................................................................................... 67

4.3.10. DESCRIPCIÓN TALUD D ................................................................................................. 69

4.3.11. CLASIFICACIÓN MACIZO ROCOSO TALUD D.................................................................. 70

4.3.12. ANÁLISIS TALUD D......................................................................................................... 70

4.3.13. DESCRIPCIÓN TALUD E .................................................................................................. 73

4.3.14. CLASIFICACIÓN MACIZO ROCOSO TALUD E .................................................................. 74

4.3.15. ANÁLISIS TALUD E ......................................................................................................... 74

4.3.16. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES........................................................................ 77

4.4. MITIGACIÓN ..............................................................................................................78 4.4.1. REFUERZO TALUDES EN ROCA ...................................................................................... 78

4.4.2.

REFUERZO TALUDES MIXTOS ........................................................................................ 78

4.4.3.

PROCEDIMIENTO DE TRABAJO...................................................................................... 80

5. CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................86 5.1. CONCLUSIONES .........................................................................................................86 5.2. RECOMENDACIONES .................................................................................................87 6. REFERENCIAS ....................................................................................................................88 A. ANÁLISIS TALUD DE SUELOS DM10084 ........................................................................95 • ANÁLISIS TALUD DE ROCA DM13286............................................................................96

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Resistencia de la roca .................................................................................................23

Tabla 2: Índice calidad RQD. ....................................................................................................24

Tabla 3: Separación de las discontinuidades ...........................................................................24

Tabla 4: Condiciones de las discontinuidades .........................................................................25

Tabla 5: Abertura de las discontinuidades ..............................................................................25

Tabla 6: Rugosidad de las discontinuidades ............................................................................26

Tabla 7: Relleno de las discontinuidades .................................................................................26

Tabla 8: Alteración de las discontinuidades ............................................................................26

Tabla 9: presencia de agua ......................................................................................................27

Tabla 10: Clasificación de corrección por orientación.............................................................27

Tabla 11: Valoración para taludes ...........................................................................................28

Tabla 12: Calidad del macizo rocoso con relación al índice RMR ............................................28

Tabla 13: RQD ..........................................................................................................................30

Tabla 14: Índice de diaclasado .................................................................................................30

Tabla 15: Índice de rugosidad ..................................................................................................31

Tabla 16: Índice de alteración de las discontinuidades ...........................................................33

Tabla 17: Factor de reducción por la presencia de agua .........................................................34

Tabla 18: Condiciones tensionales de la roca ..........................................................................35

Tabla 19: Clasificación de Barton (Q de Barton) ......................................................................36

Tabla 20: Taludes en estudio ...................................................................................................49

Tabla 21: Características geométricas y tipo de roca ..............................................................52

Tabla 22: Muestra de resultados de compresión simple. .......................................................53

Tabla 23: Parámetros obtenidos análisis. ................................................................................57

Tabla 25: Índice Q talud A, Ruta 201-Ch ..................................................................................59

Tabla 26: RMRb talud A, Ruta 201-Ch......................................................................................60

Tabla 27: Índice Q talud B, Ruta 201-Ch ..................................................................................63

Tabla 28: RMRb talud B, Ruta 201-Ch......................................................................................63

Tabla 29: Índice Q talud C, Ruta 201-Ch ..................................................................................66

Tabla 30: RMRb talud C, Ruta 201-Ch......................................................................................67

Tabla 31: Índice Q talud D, Ruta 201-Ch ..................................................................................70

Tabla 32: RMRb talud D, Ruta 201-Ch .....................................................................................70

Tabla 33: Índice Q talud E, Ruta 201-Ch ..................................................................................74

Tabla 34: RMRb talud E, Ruta 201-Ch ......................................................................................74

Tabla 35: Resumen análisis de estabilidad de taludes de la ruta Coñaripe-Pellaifa ...............77

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Lugar del proyecto, Valdivia, Región de los Ríos. ................................................5

Ilustración 2: Cuesta Los Añiques, Ruta 201 CH Coñaripe-Pellaifa............................................6

Ilustración 3: Marco tectónico de los Andes del sur, ZVS y ZFLO ..............................................8

Ilustración 4: Geología estructural área de estudio ..................................................................9

Ilustración 5: Datos vector de deslizamien to de fallas en la ZFLO en a) 39º37’S (1999) y b) en

38ºS y 42ºS (2006) ambos son consistentes con el desplazamiento dextral a lo largo de la ZFLO

.................................................................................................................................................. 10

Ilustración 6: Geología del área estudiada ..............................................................................13

Ilustración 7: Corte geológico del área estudiada ...................................................................14

Ilustración 8: Mapa de peligros del volcán Villarrica ...............................................................15

Ilustración 9: Leyenda de peligros asociados a la ruta 201-Ch................................................16

Ilustración 10: Zonificación sísmica NCh 433 of 1996 mod 2012 ............................................17

Ilustración 11: Valores de la aceleración efectiva A 0 , NCh 433 of 1996 mod 2012 ................17

Ilustración 12: Perfil de meteorización del granito .................................................................19

Ilustración 13: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente alta ...............................19

Ilustración 14: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente media ...........................20

Ilustración 15: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente suave............................20

Ilustración 16: Resumen climático Coñaripe ...........................................................................21

Ilustración 17: Criterio de rotura Mohr-Coulomb ...................................................................40

Ilustración 18: Relación entre tensiones principales y cortantes en el criterio de rotura de

Mohr-Coulomb.........................................................................................................................40

Ilustración 19: Extrapolación de la recta Mohr-Coulomb a la región de tensiones de

confinamiento negativas .........................................................................................................42

Ilustración 20: Ejemplo de ajuste de la recta máxima y la de Mohr-Coulomb a varios ensayos

.................................................................................................................................................. 43

Ilustración 21: a) Fuerzas actuando sobre una superficie de deslizamiento plana. b) fuerzas

ejercidas por un elemento externo resistente (anclaje) aplicado sobre el talud....................44

Ilustración 22: Geometría de la rotura plana de un talud. a) Grieta de tracción en cabecera. b)

Grieta de tracción en la cara del talud. (Modificado de Hoek y Bray. 1981)...........................45

Ilustración 23: Esquema de las fuerzas actuando sobre los planos que forman la cuña. (Hoek

y Bray. 1981) ............................................................................................................................47

Ilustración 24: Esquema de taludes con estructura favorable al vuelco de estratos..............47

Ilustración 33: Gráfica tensión / deformación de muestra de roca. .......................................54

Ilustración 34: Perfil topográfico análisis talud de suelo DM 10+084. ....................................56

Ilustración 35: Perfil topográfico análisis talud de roca DM 13+286. .....................................56

lustración 25: Talud A ubicado entre DM 9400-9480..............................................................58

Ilustración 26 Fotografia de demarcación del DM 9480. ........................................................59

Ilustración 36: Estereofalsilla Talud A......................................................................................60

Ilustración 28: Talud B ubicado entre DM 10090-10100.........................................................62

Ilustración 37: Estereofalsilla Talud B ......................................................................................64

Ilustración 38: Análisis en RocPlane de falla planar talud B ....................................................64

Ilustración 39: Análisis en Swedge de falla por cuña entre familia 1 y 3.................................65

Ilustración 40: Análisis en Swedge de falla por cuña entre familia 2 y 3 del talud B ..............65

Ilustración 30: Talud C ubicado entre DM 10220-10250.........................................................66

Ilustración 41: Estereofalsilla talud C.......................................................................................67

Ilustración 42: Análisis en Swedge de falla por cuña entre familia 1 y 2 del talud C ..............68

Ilustración 31: Talud D ubicado entre DM 10370-10500 ........................................................69

Ilustración 43: Estereofalsilla talud D ......................................................................................71

Ilustración 44: Análisis en RocPlane de falla planar talud D ....................................................71

Ilustración 45: Modelo Swedge Familia 1 y 2 talud DM 10370-10500....................................72

Ilustración 32: Talud E ubicado entre DM 12280-12290 .........................................................73

Ilustración 43: Estereofalsilla talud E.......................................................................................75

Ilustración 44: Análisis en Swedge de falla por cuña entre familia 2 y 3 del talud E...............75

Ilustración 48: Análisis en Slide de falla por suelo del talud E (Norte). ...................................76

Ilustración 49: Análisis en Slide de falla por suelo del talud E (Sur). .......................................76

Ilustración 50: Análisis de estabilidad talud mixto con sistema de anclaje.............................79

Ilustración 51: Factor de seguridad 1,378. Analizado con método Janbu simplificado. .........79

Ilustración 50: Esquema instalación pernos de calidad A63-42H............................................83

Ilustración 51: Instalación malla MFI-3500..............................................................................84

Ilustración 52: Esquema unión entre mallas. ..........................................................................85

Ilustración 53: Modelo Slide talud de suelo DM 10084...........................................................95

Ilustración 54: Modelo Swedge falla por cuña talud DM 13286 .............................................96

INTRODUCCIÓN

El área de estudio en la cual se emplaza la ruta 201-CH, se sitúa en la cordillera de los Andes,

al sur del cordón volcánico Villarrica-Lanín de orientación NW-SE y presencia de

estratovolcanes: de 2000 m.s.n.m. del volcán Quetrupillán y de 3747 m.s.n.m. en el volcán

Lanín.

La geomorfología del sector es irregular, con valles profundos y cumbres que promedian 1800

m.s.n.m. las cuales se formaron debido al alzamiento tectónico, moldeado por la erosión

glaciar, fluvial y el volcanismo cuaternario.

El sistema de drenaje se organiza en las cuencas del Río Valdivia; específicamente en la sub

subcuencas Río Coñaripe.

Los ríos Cuacua-Liquiñe tienen como tributarios los ríos Carranco, Llizán, Changlil y

Reyehueico; lo que desembocan sus aguas al lago Neltume. A su vez, el río Fui recibe aguas

del lago Pirihueico en el cuál evacua sus aguas el río Lipinza. Finalmente, los ríos Llancahue y

Coñaripe desembocan en el lago Pellaifa. Este último lago, junto al Neltume, Pirihueico y

Calafquen, forman parte de las subcuencas Río Valdivia Alto.

En cuanto al clima, corresponde principalmente a templado lluvioso en la mayor parte del

área estudiada. Las precipitaciones promedian 3000mm/año y la isoterma cero se sitúa cerca

de los 1500 m.s.n.m. durante la estación invernal. Las temperaturas medias en los valles

alcanzan 16-17ºC en el período estival y se reducen a 5-6ºC en la invernal. La vegetación

característica es la denominada “Selva valdiviana andina” la cual, aproximadamente sobre la

cota 1000m, es reemplazada por el “Bosque Araucaria araucana”.

Se analiza la estabilidad de algunos de los taludes que forman parte de la ruta 201 CH en el

tramo Coñaripe y Pellaifa, de la comuna de Panguipulli, Región de los Ríos y de acuerdo a

dicho análisis realizar las recomendaciones de obras necesarias que permitan mantener y/o

mejorar dichas condiciones de estabilidad, especialmente en aquellos sectores que han

presentado algún tipo de falla en este sentido.

Los taludes analizados corresponden a roca en las laderas de cerro que se han generado

producto de las obras de pavimentación de la ruta 201 CH en los tramos en estudio, los cuales

1

han presentado, en algunos casos, fallas por deslizamiento de suelos y rocas, fallas de

deslizamiento de bloque de rocas y desprendimientos de rocas.

Durante la visita a terreno, se recopiló información relativa a la composición y estado de los

taludes; obteniendo una caracterización del macizo rocoso de cada talud.

Se estructura la presente producción investigativa de la manera que sigue:

El Capítulo I, conformado por el Planteamiento del Problema que pretende acercarse a la

situación que se presenta, los objetivos de la investigación, tanto el general como los

específicos, así como la ubicación.

El Capítulo II integrado por las bases teóricas que permiten contextualizar el desarrollo

temático de las variables de estudio.

El Capítulo III conformado por el marco metodológico, que fundamenta el paso a paso que le

permitirá a los autores tener una guía de cómo abordar el proceso investigativo.

2

1 CAPÍTULO l. GENERALIDADES

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la comuna de Panguipulli se lleva a cabo un proyecto de mejoramiento y pavimentación

de la Ruta Internacional con el propósito de mejorar las condiciones de transitabilidad y

seguridad vial, el cual es financiado por la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras

Públicas (MOP) de la Región de los Ríos.

Las defensas, barreras y otros elementos de seguridad diseñados en el proyecto actual, no

son suficientes para prevenir un futuro desastre en esta nueva ruta de ámbito internacional,

considerando sólo una forma de mitigar el riesgo. Sin embargo, un correcto estudio y

estabilización de los taludes generaría una solución definitiva a la problemática de una

potencial falla de los taludes, una vez puesta en servicio.

Siendo una zona muy concurrida debido a la actividad turística y de mucho riesgo, este

proyecto es un gran aporte para la comuna de Panguipulli y los sectores de Coñaripe y Liquiñe.

Además, favorece a la conectividad regional que tiene estrecha relación con el ámbito

internacional, porque se mejora la conexión y acceso al Paso Internacional Carirriñe.

Este proyecto considera el reemplazo de seis puentes a lo largo de la ruta, además de la

construcción de defensas fluviales y obras de saneamiento. La obra también incluye defensa

y barreras en zonas peligrosas, elementos de seguridad vial, señalización y demarcación de la

ruta.

En la Ruta 201 CH (tramo Coñaripe-Pellaifa) existen diversos taludes en roca, los cuales

precisan de estudios para determinar los parámetros propios de cada uno. De acuerdo a esto,

proponer distintos métodos de estabilización, complementará el proyecto en ejecución del

período 2018-2019.

3

1.2 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL

Analizar la estabilidad de los taludes a través de un software para la proposición de métodos

de estabilización.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realizar el estudio geológico del sector Coñaripe-Pellaifa a través del levantamiento

de campo para la correcta modelación de los taludes.

• Determinar el índice RMR de Bieniawski y Q de Barton con los datos obtenidos del

levantamiento de campo para la clasificación de los macizos.

• Calcular el factor de seguridad de cada uno de los taludes a través del método de

equilibrio límite para el conocimiento de la estabilidad de los taludes.

• Proponer un método de estabilización para cada caso, de acuerdo, a criterios técnicos

para la prevención de la falla de los taludes.

1.3 UBICACIÓN En la ruta internacional 201 CH Coñaripe-Pellaifa, Comuna de Panguipulli de la Región de los

Ríos, se encuentra ubicada la cuesta Los Añiques, situada a 6 kilómetros al este de Coñaripe,

este sector con un trayecto elevado y sinuoso emplaza gran de cantidad de taludes.

4

Ilustración 1: Lugar del proyecto, Valdivia, Región de los Ríos.

Fuente: Elaboración propia

5

Ilustración 2: Cuesta Los Añiques, Ruta 201 CH Coñaripe-Pellaifa

Fuente: Elaboración propia

6

2

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO

2.1 GEOLOGÍA DEL SECTOR DE ESTUDIO 2.1.1 MARCO GEOTECTÓNICO REGIONAL

Las características de la convergencia entre la Placa de Nazca y la Placa Sudamericana controla

la actividad volcánica, sísmica y la deformación en los Andes del Sur. De esta forma,

variaciones en la geometría de la zona de Wadati-Benioff generan una división en el arco

volcánico andino cuaternario en tres segmentos, denominados Zona Volcánica Central (ZVC;

17°-28°S), Zona Volcánica Sur (ZVS; 33°-46°S Ilustración 3) y Zona Volcánica Austral (ZVA; 48º

56ºS), de acuerdo con (Lara & Moreno, 2004).

Los rasgos estructurales de primer orden corresponden a dos lineamientos regionales de

orientación norte-sur a noreste: La zona de falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO) y Reigolil-Pirihueico.

Ambas estructuras, junto a sus subsidiarias, forman parte, a escala regional, de un sistema

estructural mayor de intraarco como se muestran en la Ilustración 4. Estos lineamientos

mayores están representados, por grupos de fallas inversas y transcurrentes que describen

ejes de acortamiento aproximadamente noreste-suroeste, compatibles con un régimen

transpresivo dextral. Una componente de desplazamiento inverso con ascenso del bloque

oriental se infiere, para ambos casos, de la yuxtaposición de los complejos metamórficos, de

las vulcanitas cretácicas y de los granitoides mesozoico-cenozoicos, tal como lo establece

(Lara & Moreno, 2004)

A escala regional las unidades geológicas están organizadas en cinturones paralelos al arco.

Estas comprenden desde rocas metamórficas y plutónicas paleozoicas en la Cordillera de la

Costa hasta unidades plutónicas y vulcano sedimentarias meso-cenozoicas en la cordillera

principal. Situado entre estas unidades geomorfológicas, se encuentra la depresión central,

compuesta primordialmente por rocas vulcano sedimentarias, con edades desde el Oligoceno

a la actualidad. El arco volcánico actual, ubicado en el eje de la cordillera principal, está

edificado sobre basamento plutónico Meso-Cenozoico, que forma parte del Batolito

Patagónico, según (Lara & Moreno, 2004).

7

Ilustración 3: Marco tectónico de los Andes del sur, ZVS y ZFLO

Fuente: (Rosenau, Melnick, & and Echtler, 2006)

8

Ilustración 4: Geología estructural área de estudio

Fuente: (SERNAGEOMIN, 1998)

9

La ZFLO es la estructura tectónica más relevante de la ZVS, corresponde a una falla de

intraarco con desplazamiento de rumbo dextral ligada a la fosa del espacio de trabajo,

encontrándose registro de su actividad desde el Cretácico Superior se extiende por más de

1.200 km (38ºS y 47ºS), paralela al arco volcánico de la actualidad. La orientación general de

la falla es NNE – SSW, aunque en su límite sur, se curva al SW y alcanza el margen del

continente en la cuenca de pull-apart en el Golfo de Penas inmediatamente al sur de la

Península de Taitao, la zona expone tanto fallas frágiles como dúctiles. En escala regional está

caracterizada por dos segmentos principales con tendencias NNE – SSW unidos por unos

lineamientos orientados en echelón NE – SW e interpretados como un dúplex de rumbo, esta

zona de falla aparenta haber sido formada en foco de la actividad magmática desde tiempos

mesozoicos, controlando el emplazamiento de plutones sintectónicos neógenos y la

ubicación de gran parte de los volcanes cuaternarios y centros eruptivos menores. Los estados

de estrés medidos cerca del área de estudio son consistentes con el desplazamiento dextral

a lo largo de la ZFLO (ver Ilustración 5).

Ilustración 5: Datos vector de deslizamiento de fallas en la ZFLO en a) 39º37’S (1999) y b) en 38ºS y 42ºS (2006) ambos son consistentes con el desplazamiento dextral a lo largo de la ZFLO

10

2.1.2 MARCO GEOLÓGICO LOCAL

La actividad volcánica holocena en el área estudiada está representada por un gran número

de centros eruptivos menores y tres estratovolcanes activos, los volcanes Villarrica,

Quetrupillán y Mocho-Choshuenco, los que habrían sido edificados principalmente desde

aproximadamente 250.000 años.

Los volcanes Villarrica y Quetrupillán, junto con el volcán Lanín, este último situado en el

límite con Argentina, conforman una cadena volcánica con orientación oblicua al arco

(N50W). Esta cadena volcánica sería la respuesta a estructuras corticales pre-Andinas

heredadas de escala regional, las que proveerían una ruta directa de ascenso de magma,

desacopladas del campo de estrés prevaleciente en el intraarco.

El volcán Villarrica, corresponde a un estratovolcán compuesto del Pleistoceno Medio Holoceno con un volumen estimado cercano a 250 km 3 . Exhibe dos calderas elípticas anidadas

y la composición de sus productos es predominantemente andesítico basáltica. Este volcán si

bien es parte de una cadena volcánica con orientación WNW, presenta chimeneas de flanco

con orientación NE, sugiriendo su acoplamiento con el campo de estrés actual. Con más de

treinta erupciones en tiempos históricos, es uno de los volcanes más activo de todo el arco

volcánico Andino.

El volcán Quetrupillán, es un estratovolcán compuesto del Pleistoceno-Holoceno, con un volumen estimado cercano a 200 km 3 . Está constituido por dos calderas anidadas y un

conjunto de conos parásitos, fisuras y domos. Los productos emitidos presentan composición

bimodal con registro de basaltos, andesitas basálticas y dacitas. Domos y coladas dacíticas

rodean las estructuras de caldera, mientras conos piroclásticos se presentan alineados NE

SW. Se ha registrado al menos una erupción histórica, en 1872.

El complejo volcánico Mocho-Choshuenco, de edad Pleistoceno-Holoceno, está formado por

los remanentes de un antiguo edificio volcánico (cumbre Choshuenco) y un pequeño estrato

cono (Mocho) edificado dentro de una estructura de caldera. Tiene una morfología achatada,

suavemente inclinada hacia el sur y elongada en dirección NO-SE, siendo la altura real del edificio 1.700 m, y su volumen aproximado 100 km 3 . Presenta un grupo de conos parásitos en

su flanco y sus emisiones se caracterizan por un amplio predominio de composiciones

andesíticas y dacíticas, con ausencia de basaltos y riolitas. Tiene registrado cinco erupciones,

11

la última, de carácter explosiva, ocurrió en 1864 con la formación de un flujo piroclástico

turbulento altamente destructivo, siendo así considerado uno de los volcanes más explosivos

y con mayor riesgo volcánico dentro de la ZVS.

Entre los lagos Panguipulli y Neltume existen afloramientos de rocas graníticas que

constituyen una pequeña cadena antepuesta a la pendiente norte del volcán Choshuenco. En

el lago Pirihueico, en una ancha península de forma cuadrangular que constituye la garganta

más occidental del lago, existen afloramientos de granodiorita de grano medio, blanco

grisácea un poco amarillenta, atravesada por numerosos filones lamprófidos. Hacia el SE de

esta garganta, en la ribera norte, la granodiorita presenta abundantes enclaves oscuros,

posiblemente de anfibolitas. Más hacia el sur, se forma la segunda garganta en el lago, la

granodiorita pasa a una facie granítica de color y grano fino, características que le confiere un

aspecto aplítico.

En el camino de Pirihueico al paso Huahún, se encuentran afloramientos esporádicos de

diorita clara grisácea de grano medio. Conjunto de dioritas, granodioritas y pórfidos

andesílicos, expuesto al oeste de la Falla Liquiñe-Ofqui, que afloran principalmente alrededor

del lago Pellaifa y al este del lago Neltume. En el área de estudio, estos intrusivos se sitúan al

oeste del Granito Liquiñe e intruyen tanto a granitoides cretácicos como a las Tonalitas

Pirihueico-Neltume.

Habitualmente, los afloramientos granitoides del Mioceno Superior se encuentran cubiertos

por lavas cuaternarias de los estratovolcanes Villarrica, Quetrupillán y Mocho-Choshuenco y,

en menor proporción, por secuencias lávicas pliocenas-pleistocenas sub-horizontales. En la

Ilustración 6, de acuerdo con lo que refiere Montero et al (2010, pág. 56), se presenta un

mapa geológico simplificado del área Coñaripe-Pellaifa, en el cual se identifican las principales

unidades geológicas definidas por trabajos anteriores en la zona.

12

Ilustración 6: Geología del área estudiada

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

13

Ilustración 7: Corte geológico del área estudiada

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

En el área estudiada la ruta 201-CH atraviesa los granitoides Pellaifa-Neltume los cuales están

formados por:

Dioritas Mg(a): Dioritas de piroxeno y anfíbola, de grano medio a grueso, localmente con

foliación magmática, afloran principalmente en las riberas de los lagos Pellaifa y Neltume.

Granodioritas Mg(b): Granodioritas de anfíbol y biotita de grano medio a grueso e isótropas,

afloran principalmente al este de los lagos Pellaifa y Neltume, dónde forman una envolvente

del núcleo de dioritas.

Pórfidos andesíticos Mg(c): Pórfidos andesíticos afloran en forma subordinada en el valle del

río Chanchán, al este del lago Neltume, en el borde del núcleo diorítico.

14

2.1.3 PELIGROS GEOLÓGICOS

Según el Departamento de Desarrollo Regional y Medio Ambiente Secretaría Ejecutiva para

Asuntos Económicos y Sociales Organización de los Estados Americanos (1991), algunos

sectores del área estudiada están expuestos a peligros geológicos asociados, principalmente,

con la actividad volcánica y el desborde de los cursos fluviales. En el volcán Villarrica los flujos

laháricos son los eventos más recurrentes y devastadores que han afectado los valles que

nacen en el flanco del estratovolcán y en las áreas bajas cercanas. En efecto, en el sector

noroeste del área estudiada, los valles del río Llancahué y estero Diuco, muestran remanentes

de depósitos laháricos recientes. A su vez, el área al norte del volcán Lanín está expuesta a la

actividad volcánica proximal del mismo modo que los poblados de Puerto Fui y Neltume, en

el sector norte del complejo volcánico Mocho- Choshuenco.

Ilustración 8: Mapa de peligros del volcán Villarrica

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

15

Ilustración 9: Leyenda de peligros asociados a la ruta 201-Ch

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

Como se muestra en la Ilustración 8, la zona en la cual se emplaza la ruta 201-Ch se encuentra

con alto peligro de flujos de lavas y lahares, además de presentar peligro por caída de

piroclastos de entre 10 a 30 cm de espesor y 3.2 a 1.6 cm de diámetro, tal como lo establece

la Subdirección Nacional de Geología de Chile (2006).

Para el caso de estudio de la estabilidad de los taludes estudiados en la ruta 201-Ch los

principales riesgos asociados a la geología, aparte de los ya mencionados; son los

deslizamientos y caídas de bloques, siendo los mayores detonantes de estos sucesos la

actividad sísmica y la meteorización de los macizos rocosos expuestos.

Con respecto a la normativa sísmica, el proyecto se ubica en la zona sísmica 1, con una

aceleración efectiva máxima del suelo respectiva de Ao=0.20. Ver Ilustración 10 e Ilustración

11.

16

Ilustración 10: Zonificación sísmica NCh 433 of 1996 mod 2012

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

Ilustración 11: Valores de la aceleración efectiva A 0 , NCh 433 of 1996 mod 2012

Fuente: Subdirección Nacional Geología de Chile (2006)

Con respecto a los procesos de meteorización física y química; los cuales actúan en forma

conjunta, actuando el proceso químico sobre las fracturas abiertas por el proceso de

meteorización física. Igualmente, se pueden desarrollar fracturas en respuesta a los cambios

volumétricos y la debilitación como resultado de la meteorización química. Aunque el

material originado por la meteorización del macizo rocoso clasifique como un suelo ordinario,

su comportamiento mecánico será distinto al de un suelo transportado de composición

similar.

17

La litología tiene una influencia determinante sobre la meteorización. La resistencia a la

descomposición química varía de una roca a otra, siendo las cuarcitas las más resistentes, y

en el otro extremo, dentro de las más conocidas por su descomposición rápida, se encuentran

las calizas, las lutitas y los granitos, así lo indica bnamericas (2011).

La meteorización física no afecta significativamente los granos de minerales sino los bloques

o partículas de mayor tamaño. Las fracturas del suelo residual generalmente siguen la

orientación de las fracturas preferenciales de la roca. Esto se debe principalmente por el

efecto del clima y presencia vegetal, ya que, los cambios de humedad, las fuertes lluvias y las

variaciones de temperatura producen un cambio de volumen de agua contenida en el macizo

rocoso generando fracturas por ejemplo la termo-fracturación, geli-fracturación y el posterior

avance de las raíces hacia el interior del macizo; las cuales, al crecer se expanden y aumentan

el grado de fracturamiento, según lo indica la precitada fuente, bnamericas (2011).

La meteorización química, su efecto es duplicado por cada incremento de 10ºC de

temperatura; adicionalmente es influenciada por los procesos del agua (Lavado de

cementantes, hidratación, hidrolisis, oxidación disolución, etc.), así lo establece bnamerica,

(2011).

Con respecto al relieve en zonas de alta montaña, predominan los procesos de meteorización

mecánica, especialmente por acción del alivio a descargue de geo-presiones, los cambios de

temperatura, los procesos de humedecimiento y secado y la cristalización de materiales. La

meteorización depende del relieve del terreno, siendo mayor en los sitios de menor

pendiente y la profundidad de la meteorización aumenta hacia la parte inferior del talud. A

continuación, en la Ilustración 12 a la Ilustración 15 se esquematizan los procesos de

meteorización del macizo rocoso típico del sector de proyecto, reflejado así por bnamerica

(2011).

18

Ilustración 12: Perfil de meteorización del granito

Fuente: Griem (2020)

Ilustración 13: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente alta

Fuente: Griem (2020)

19

Ilustración 14: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente media

Fuente: Griem (2020)

Ilustración 15: Falla en perfil de granito meteorizado de pendiente suave

Fuente: Griem (2020)

20

Ilustración 16: Resumen climático Coñaripe

Fuente: Griem (2020)

Teniendo en cuenta lo ya mencionado, se concluye que, en la zona de estudio, los macizos

rocosos estudiados están sometidos a una fuerte meteorización.

La meteorización de los macizos rocosos, producirá a futuro un deterioro en su calidad,

significando mayor probabilidad de desprendimientos de roca y/o falla de bloque

21

2.2 CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS 2.2.1 ÍNDICE RMR

Desarrollada por Bieniawski en 1973, con actualizaciones en 1979 y 1989, Constituye un

sistema de clasificación de macizos rocosos que permite relacionar índices de calidad con

parámetros geotécnicos del macizo.

Esta clasificación tiene en cuenta los siguientes parámetros geomecánicos:

1. Resistencia uniaxial de la matriz rocosa. 2. Grado de fracturación en términos del RQD. 3. Espaciado de las discontinuidades. 4. Estado de las discontinuidades considerando los siguientes parámetros: − Persistencia − Abertura − Rugosidad − Relleno − Alteración 5. Condiciones hidrogeológicas. 6. Orientación de las discontinuidades.

Para obtener el índice RMR de Bieniawski se realiza lo siguiente:

1. Se suman los 5 parámetros calculados, eso da como resultado el valor del índice (RMR básico). 2. El parámetro 6 que hace referencia a la orientación de las discontinuidades respecto a la excavación.

El índice RMR varía de 0 a 100 y permite estimar los parámetros de resistencia y

deformabilidad del macizo a partir de correlaciones empíricas.

22

1er parámetro: Resistencia de la roca

Descripción

Resistencia a la compresión simple (MPa)

Ensayo de carga puntual (MPa)

Valoración

Extremadamente dura

>250

>10

15

Muy dura

100 – 250

4 – 10

12

Dura

50 – 100

2 – 4

7

Moderadamente dura

25 – 50

1 – 2

4

Blanda Muy blanda

5 – 25 1 – 5 <1

<1

2 1 0

Tabla 1: Resistencia de la roca

Fuente: Belandría (2014)

2do parámetro: Cálculo RQD

1. Trozos de rocas testigos mayores de 10 cm recuperados en sondeos

∑( > 10 ) ó

(Ec.1)

=

1 2. Número total de discontinuidades que interceptan una unidad de volumen (1 3 ) del macizo rocoso, definido mediante el parámetro .

= 115 − 3,3 ∙

(Ec.2)

3. Teóricamente a partir de las densidades de las discontinuidades o frecuencia de las discontinuidades (  ) por Hudson, 1989. = 100 (0.1  ) (0.1  +1)

23

El valor obtenido de las ecuaciones 1, 2 o 3 son comparados con la siguiente tabla:

Índice de calidad RQD (%)

Calidad

Valoración

0 – 25

Muy mala

3

25 – 50

Mala

8

50 – 75

Regular

13

75 – 90

Buena

17

90 - 100

Excelente

20

Tabla 2: Índice calidad RQD.

Fuente: Belandría (2014)

3er parámetro: Separación de las discontinuidades

La separación o el espaciamiento de las discontinuidades está clasificada según la

siguiente tabla:

Descripción

Espaciado de las juntas

Tipo de macizo rocoso

valoración

Muy separadas

> 2 m

Solido

20

Separadas

0,6 – 2 m

Masivo

15

Moderadamente

200 – 600 mm

En bloques

10

Juntas

Juntas

60 – 200 mm

Fracturado

8

Muy juntas

< 60 mm

Machacado

5

Tabla 3: Separación de las discontinuidades

Fuente: Belandría (2014)

24

4to parámetro: Condiciones de las discontinuidades

Persistencia de las discontinuidades

Grado

Descripción

Continuidad

Valoración

1

Muy baja

< 1 m

6

2

Baja

1 – 3 m

4

3

Media

3 – 10 m

2

4

Alta

10 – 20 m

1

5

Muy alta

> 20m

0

Tabla 4: Condiciones de las discontinuidades

Fuente: Belandría (2014)

Aberturas de las discontinuidades

Grado

Descripción

Separación de las caras

Valoración

1

Abierta

> 5 m

0

2

Moderadamente

1 – 5 m

1

Abierta

3

Cerrada

0,1 – 1 mm

4

4

Muy cerrada

< 0,1 mm

5

5

Ninguna

0

6

Tabla 5: Abertura de las discontinuidades

Fuente: Belandría (2014)

25