UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS EN

LAS PROPIEDADES GEOTÉCNICAS DE GRANITOIDES

JURÁSICOS Y SUELOS ASOCIADOS EN LA RUTA 68.

Memoria de Título para optar al Título de Geólogo

KATHERINE FABIOLA TORO ABARZUA

Profesor Guía: Sofía Rebolledo Lemus.

Profesor Co-guía: Claudio Foncea Navarro.

Profesor Integrante: Sergio Sepúlveda Valenzuela.

Santiago, Chile.

2007

UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

Influencia de las características geológicas en las propiedades geotécnicas de granitoides jurásicos y suelos asoci ados en la

Ruta 68.

KATHERINE FABIOLA TORO ABARZÚA

COMISION EXAMINADORA CALIFICACIONES

PROFESORA GUÍA: SRA SOFÍA REBOLLEDO. PROFESOR CO-GUÍA: SR CLAUDIO FONCEA N. PROFESOR INTEGRANTE: SERGIO SEPÚLVEDA. NOTA FINAL EXAMEN DE TITULO:

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE GEOLOGO

SANTIAGO DE CHILE

2007

Nota (nº) (Letras) Firma

RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE GEOLOGO POR: KATHERINE TORO A. FECHA: 27/11/2007 PROF. GUIA: Sra. SOFÍA REBOLLEDO L.

“INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS EN LAS PROPIEDADES

GEOTÉCNICAS DE GRANITOIDES Y SUELOS ASOCIADOS EN LA RUTA 68”

El objetivo general del presente este trabajo de título es determinar las características geológicas que influyen en el comportamiento geotécnico de cuerpos graníticos afectados por distinto estado de meteorización en la ruta 68 en las cercanías de Valparaíso y Placilla, con la finalidad de lograr un mejor manejo de este tipo rocas y suelos de alta complejidad. En la Región de Valparaíso a lo largo de la Ruta 68, es posible encontrar granitoides pertenecientes al Jurásico con distintos grados de meteorización que presentan deslizamientos de taludes, existiendo entre Valparaíso y Quilpué antecedentes de este tipo de eventos, donde el retroceso del talud ha hecho peligrar viviendas aledañas. Por procesos de meteorización, dichos granitoides desarrollan un tipo de material denominado maicillo, que en ocasiones forman suelos residuales. El maicillo resulta muy vulnerable a la erosión hídrica y estas laderas se caracterizan por fuertes pendientes (de hasta 45°). Estos dos factores incid en como una condición de inestabilidad natural. Sobre esta característica se agregan otros factores de inestabilidad de origen antrópico como lo son el corte y relleno de laderas para la construcción de calles y viviendas. Se eligieron tres áreas de estudio donde se observaron remociones en masa, realizando en ellas mapeo geológico-geotécnico, fotogeología, ensayos de laboratorio (granulometría, peso unitario, límites de Atterberg, ensayos de corte directo, determinación de rugosidad), análisis de estabilidad de taludes y definición de dominios geológicos-geotécnicos. Todas estas actividades permitieron caracterizar de mejor manera este tipo de material y determinar un correcto protocolo de trabajo en casos de este tipo. El resultado final fue la identificación de propiedades que se encuentran directamente relacionadas como el grado de meteorización, la abundancia de filosilicatos (biotitas) y el aumento de su tamaño con el grado de control estructural de los deslizamientos. A mayor grado de meteorización, mayor abundancia y mayor tamaño de las biotitas en el saprolito; y ante el aumento de éstas, menor control estructural. Las estructuras como las vetas de cuarzo o diques de la zona generan planos de despegue para macizos competentes, donde la inestabilidad principal a ocurrir son las caídas de cuñas (Km. 98); con menor competencia del saprolito granítico en el Km. 100 las diaclasas determinan la ocurrencia de caída de bloques y en zonas de mucha abundancia de biotitas de gran tamaño (Km. 105), se tiende a la isotropía estructural que permite inestabilidades del tipo falla circular. Se recomienda considerar éste tipo de factores y no sólo la información obtenida desde el laboratorio, que aunque entregan importantes parámetros que caracterizan al suelo o roca estudiada, no reemplazan la observación directa obtenida con un buen mapeo geológico-geotécnico ni permiten determinar con cierto grado de confianza que tipo de inestabilidad va a ocurrir. Asimismo, una adecuada recomendación geológica, permitiría que estos fenómenos, de un alto costo material y que han significado la pérdida de vidas, sean posibles de evitar en un futuro próximo.

iii

AGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOS

La vida me ha enseñado que todas las personas dejan su huella de una u otra forma en nuestras vida y quiero

agradece en particular a las personas que me acompañaron en particular en este proceso.

Primero que nada, a Sofía Rebolledo, por su cariño y atención; la gran guía que orientó este proceso, con su

confianza, apoyo y cercanía. Siempre estaré agradecida de su incondicional ayuda. Gracias Profesora porque dudo que este

trabajo hubiese sido tan entretenido, interesante y didáctico para mí sin su ayuda.

De igual forma, agradecer a Sergio Sepúlveda y a Carlos Foncea por sus consejos, correcciones y ayuda.

Indiscutiblemente, tuve la suerte de contar coa una gran comisión detrás que me aportó con ideas y cuestionamientos.

A Omar y Víctor, por ayudarnos a Tamara y a mi a realizar los ensayos de laboratorio. Muchas gracias.

A Maria Rosa y Cristi, por la inmensa alegría con la que reciben a los alumnos en su oficina; por su apoyo

incondicional. Sin Uds., el Departamento de Geología no existiría.

A mis amigos de carrera: Patricia Gálvez, Daniela Jerez, Karina Herrera y Carlos García. Uds. de una u otra

forma fueron mi sostén en un lugar donde siempre me sentí como bicho raro, y lo transformaron en mi hogar. Mil gracias,

en especial a ti Patty, por aguantar mi carácter insoportable y mis irresponsabilidades; gracias por tu sincera amistad. De

igual forma, a Valeria, Cristóbal, Oriana, Carolina y Daniel, por aceptarme en el curso y hacerme sentir una más en él.

A mis amigos: Cristian F, Cristian D y Vero, Mauri, Jor y Gaby, Fepe, Felipe T, Felipe M, Titi, Anita, Loreto,

Rodrigo y Christian. Ustedes son parte de mí. Gracias por su amistad.

A mis alumnos: fueron la razón de tratar de mejorar siempre. Gracias.

Y muy en particular, a mi familia.

Uds. son mi motivo de crecer, de superarme y de estudiar. Renunciar siempre habría sido más fácil, pero me

apoyaron incondicionalmente, a pesar de todo lo malo. Los amo mucho y los admiro aún más. Son mi gran ejemplo a seguir

y soy muy conciente de saber que su amor hacia mí es tal, que sacrificaron siempre todo para que lograra terminar mi

carrera.

A mi otra familia: Marta, Juani, Irma, Susana, Valeska, Mamá Eli y Abuelitos Pedro e Isabel. A mis Tías Tere

y Gladys. Mil gracias a todos por quererme.

A Carlos, porque contigo aprendí todo lo que sé. Mi gran compañero y ayuda. Mi bastón de apoyo en los

momentos difíciles y mi felicidad. La gran razón de no renunciar nunca fuiste tú. Mi proyecto de vida y mis metas las

planifiqué contigo y sin ti, nada de esto sería hoy realidad. Gracias por transformarme en la mujer que soy.

A Dios,, porque su presencia en mi vida es guía en la oscuridad. Gracias Señor.

iv

A Angelina y Luis.

Su ejemplo es luz en mi vida.

v

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................1

1.1 Objetivos ...................................... ............................................................................. 2 1.1.1 Objetivo General ......................................................................................................... 2

1.2 Ubicación y accesos............................ ..................................................................... 2

1.3 Antecedentes Generales ......................... ................................................................. 3 1.3.1 Clima ............................................................................................................................. 4 1.3.2 Topografía.................................................................................................................... 5 1.3.3 Vegetación ................................................................................................................... 5 1.3.4 Tipos de Suelos........................................................................................................... 5 1.3.5 Hidrología e Hidrología. ............................................................................................. 6

1.4 Metodología .................................... .......................................................................... 8

2. ANTECEDENTES GEOLÓGICOS. ................................................................................9

2.1 Marco Geológico................................ ....................................................................... 9 2.1.1 Rocas intrusivas jurásicas ....................................................................................... 10 2.1.2 Rocas intrusivas paleozoicas .................................................................................. 12 2.1.3 Rocas Metamórficas ................................................................................................. 12

2.2 Suelos Residuales .............................. .................................................................... 15

2.3 Características del maicillo. .................. ................................................................. 17 2.3.1 El Maicillo en la Literatura. ...................................................................................... 18 2.3.2 Minerales en el desarrollo del perfil de meteorización en granitoides. ............. 19 2.3.3 Estructuras potencialmente presentes en el maicillo .......................................... 22 2.3.4 Deslizamientos y remociones en masa asociados a la presencia de Maicillo. 23

3. DESCRIPCIÓN DE LAS AREAS DE ESTUDIO. ...........................................................27

3.1 Unidades Geológicas del Área de Estudio ........ .................................................... 27

3.2 Placilla (Km. 98, Ruta 68)..................... ................................................................... 32 3.2.1 Litología y Grado de Meteorización. ...................................................................... 32 3.2.2 Estructuras ................................................................................................................. 35 3.2.3 Resultados de Laboratorio. ..................................................................................... 41 3.2.4 Determinación de la rugosidad. .............................................................................. 53 3.2.5 Análisis de Estabilidad ............................................................................................ 57

3.3 Km. 100.8, Ruta 68. ............................ ..................................................................... 59 3.3.1 Litología y Grado de Meteorización. ...................................................................... 59 3.3.2 Estructuras. ................................................................................................................ 61 3.3.3 Resultados de Laboratorio. ..................................................................................... 65

3.4 Km. 105.4, Ruta 68. ............................ ..................................................................... 67 3.4.1 Litología y Grado de Meteorización. ...................................................................... 67 3.4.2 Estructuras ................................................................................................................. 69 3.4.3 Resultados de Laboratorio. ..................................................................................... 72

3.5 Unidades Geológicas Geotécnicas. ............... ........................................................ 74

vi

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES. ...................................................................................76

3.6 Discusión ...................................... .......................................................................... 76

3.7 Conclusiones. .................................. ....................................................................... 79

4. BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................81

vii

INDICE DE FIGURAS

Figura 1.1: Mapa general del área de estudio........................................................................................... 1

Figura 1.2: Ubicación del área comprendida en este estudio, marcada en azul......................................... 3

Figura 1.3: Zonificación hidrogeológica de las cuencas costeras sur de la región de Valparaíso............... 7

Figura 2.1: Mapa geológico del área de Valparaíso y alrededores (Gana y Wall, 1996). ......................... 14

Figura 2.2: Esquema general de una ladera en suelo residual de granito. (Suárez, J., 2002). ................. 17

Figura 3.1: Mapa geológico del área de estudio. .................................................................................... 30

Figura 3.2: Perfil geológico de las unidades intrusivas estudiadas (Gana y Wall, 1996). ........................ 31

Figura 3.3: Estereograma con densidad de polos, tipo y cantidad de estructuras mapeadas en el Km. 98.

....................................................................................................................................................... 38

Figura 3.4: Estereograma con sets estructurales principales definidos para las estructuras mapeadas en

el Km. 98. ....................................................................................................................................... 38

Figura 3.5: Estereograma con densidad de polos y cantidad de planos que formaron cuñas caidas

mapeadas en el Km. 98. ................................................................................................................. 39

Figura 3.6: Estereograma con principales sets de planos de cuñas caídas mapeadas en el Km. 98. ...... 39

Figura 3.7: Ficha de rocas ensayadas en corte directo, con caraga ensayada, orientación y características

reconocidas post-ensayo ................................................................................................................ 46

Figura 3.8: Perfiles de rugosidad para los testigos de los ensayos de corte directo. La flecha indica la

dirección de cizalle para la placa inferior de la caja de corte. ........................................................... 55

Figura 3.9: Perfiles de rugosidad para los testigos de los ensayos de corte directo. La flecha indica la

dirección de cizalle.......................................................................................................................... 56

Figura 3.10: Estereograma con los principales sets estructurales en el Km. 98....................................... 57

Figura 3.11: Imagen de cuña formada por planos 2 y 3 para Km. 98. ..................................................... 58

Figura 3.12: Imagen de cuña formada por planos 2 y 3 para Km. 98. ..................................................... 59

Figura 3.13: Estereograma con densidad de polos, tipo, y cantidad de estructuras mapeadas en el

Km.100. .......................................................................................................................................... 62

Figura 3.14: Estereograma con sets estructurales principales definidos para las estructuras mapeadas

en el Km. 100.................................................................................................................................. 62

Figura 3.15: Estereograma con densidad de polos, para planos de cuñas caídas mapeadas en el

Km.100. .......................................................................................................................................... 63

Figura 3.16: Estereograma con sets de planos de cuñas caídas mapeadas en el Km. 100..................... 63

Figura 3.17: Estereograma con densidad de polos, tipo, y cantidad de estructuras mapeadas en el

Km.105. .......................................................................................................................................... 70

viii

INDICE DE FOTOS

Foto 2.1: Esquema explicativo de deslizamiento en Cerro La Cruz (Rauld, 2002)................................... 25

Foto 2.2: Deslizamiento en el Troncal Sur del ingreso a Viña. ................................................................ 25

Foto 3.1: Diorita cuarcífera de biotita y anfíbola...................................................................................... 33

Foto 3.2: Izquierda, diorita cuarcífera fresca encontrada en la base del perfil en el sector de Placilla.

Derecha, grado de meteorización (III) de roca madre. ..................................................................... 33

Foto 3.3: Horizontes de suelo................................................................................................................. 34

Foto 3.4: Vista general del talud en Km. 98. ........................................................................................... 35

Foto 3.5: Grietas de tracción (observadas en azul). ................................................................................ 36

Foto 3.6: Fallas observadas en Km.98. .................................................................................................. 36

Foto 3.7: Deslizamiento por plano de despegue dado por dique aplítico. ................................................ 37

Foto 3.8: Deslizamiento a través del plano generado por veta de cuarzo................................................ 37

Foto 3.9: Vista panorámica del talud del Km. 98 (Placilla)....................................................................... 40

Foto 3.10: Metodología de preparación de muestras para ensayos de corte directo definida para este

estudio. ........................................................................................................................................... 44

Foto 3.11: Izquierda, tonalita de biotita; a la derecha, grado de meteorización (V) en suelos del Km.100.60

Foto 3.12: Izquierda, presencia de enclaves máficos, evidenciando mezcla de magmas. Derecha, dique

aplítico. ........................................................................................................................................... 60

Foto 3.13: Sets de diaclasas principales en el Km.100 ........................................................................... 61

Foto 3.14: Vista general de la zona. ....................................................................................................... 64

Foto 3.15: Tonalita de hornblenda y biotita. ............................................................................................ 68

Foto 3.16: Izquierda, biotita de gran tamaño (50 mm). Derecha hornblendas de gran tamaño también (20

mm) presentes en las vetas de cuarzo. ........................................................................................... 68

Foto 3.17: Estructuras presentes en Km. 105. ........................................................................................ 69

Foto 3.18: Panorámica de talud en Km. 105........................................................................................... 71

INDICE DE TABLAS

Tabla 1.1: Ubicación de las áreas de estudio a lo largo de la Ruta 68 en coordenadas UTM. ................... 2

Tabla 2.1: Parámetros obtenidos para suelos de maicillo ....................................................................... 22

Tabla 3.1: Peso unitario para muestra de Placilla (Km. 98)..................................................................... 43

Tabla 3.2: Valores obtenidos para las tensiones normales peaks y residuales para los distintos ensayos51

Tabla 3.3: Cohesión y ángulos de fricción obtenidos a partir de los ensayos de corte. ............................ 51

Tabla 3.4: Ángulos de rugosidad de muestras ensayadas. ..................................................................... 53

Tabla 3.5: Peso unitario para muestra del Km. 100. ............................................................................... 67

ix

Tabla 3.6: Peso unitario para muestra del Km. 105. ............................................................................... 74

Tabla 3.7: Resumen de características geológicas de importancia para definición de unidades geológicas

geotécnicas..................................................................................................................................... 75

Figura B.1: Resultados de ensayo de corte directo n°1............................................... ......................... A-x

Figura B.2: Resultados de ensayo de corte directo n°2............................................... ........................ A-xi

Figura B.3: Resultados de ensayo de corte directo n°3............................................... ....................... A-xii

Figura B.4: Resultados de ensayo de corte directo n°4............................................... .......................A-xiii

Figura B.5: Resultados de ensayo de corte directo n°6............................................... ...................... A-xiv

INDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 3.1: Distribución del tamaño de grano con respecto con respecto al porcetanje que pasa para el

Km 98. ............................................................................................................................................ 42

Gráfico 3.2: Resistencia al cizalle vs. desplazamiento unitario horizontal para muestras de la 1º visita. .. 47

Gráfico 3.3: Resistencia al cizalle vs. desplazamiento unitario horizontal para muestras de la 2º visita. .. 47

Gráfico 3.4: Deformación Unitaria Vertical vs. Horizontal para muestras del Km. 98. .............................. 48

Gráfico 3.5: Resultados de ensayos de corte para muestras extraídas desde Km. 98............................. 49

Gráfico 3.6: τ/στ/στ/στ/σn vs εεεεh............................................................................................................................. 50

Gráfico 3.7: Determinación de parámetros resistentes c y φ de las discontinuidades para las rocas

ensayadas en corte directo. ............................................................................................................ 52

Gráfico 3.8: Distribución del tamaño de grano en función del porcentaje que pasa para el Km. 100........ 65

Gráfico 3.9: Límite líquido para suelos del Km. 100 ................................................................................ 66

Gráfico 3.10: Distribución del tamaño de grano con respecto con respecto al porcetanje que pasa para el

Km 105. .......................................................................................................................................... 72

1

1. INTRODUCCIÓN

En la Región de Valparaíso a lo largo de la ruta 68 (Figura 1.1), es posible encontrar granitoides de

distintas edades con distintos grados de meteorización. En las cercanías de Placilla y hacia la costa se

hacen visibles deslizamientos de taludes, existiendo entre Valparaíso y Quilpué antecedentes de este tipo

de eventos, donde el retroceso del talud ha hecho peligrar viviendas aledañas.

El batolito costero que aflora al oeste de la zona central de Chile se caracteriza por el desarrollo de suelo

denominado maicillo. En diversos sectores, los taludes construidos en este material muestran

inestabilidades de distinto tamaño.

Con el fin de determinar cuáles son las características geológicas y geotécnicas que condicionan la

ocurrencia de las inestabilidades se ha propuesto el siguiente estudio.

Esta memoria de título se realizó en forma paralela a la realizada por Tamara Cabrera para optar al título

de Ingeniero Civil titulado Característica Geotécnicas de los Suelos Residuales del Batolito de la Costa”

Figura 1.1: Mapa general del área de estudio. Se indican los afloramientos de interés (imagen obtenida desde programa Google Earth).

2

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo General

Determinar las características geológicas que influyen en el comportamiento geotécnico de

cuerpos graníticos afectados por distinto estado de meteorización en la Ruta 68 en las cercanías

de Valparaíso.

1.1.1.1 Objetivos Específicos

• Definir unidades geológico-geotécnicas en base a una caracterización mineralógica,

estructural y de determinación del grado de meteorización en los sectores donde han

ocurrido remociones en masa.

• Determinar la resistencia al cizalle de las rocas y la influencia de las distintas unidades

geológico-geotécnicas en ella.

• Determinar el tipo de inestabilidad principal a ocurrir (por estructura o por masas de suelos).

1.2 Ubicación y accesos

Los tres puntos de estudio se encuentran a lo largo de la Ruta 68 en la Región de Valparaíso, siendo

estos de fácil acceso (Figura 1.2). Las coordenadas de los puntos son los siguientes (Tabla 1.1 ):

Tabla 1.1: Ubicación de las áreas de estudio a lo largo de la Ruta 68 en coordenadas UTM.

Lugar de estudio Coordenadas UTM norte Coordenadas UTM este

Km. 98 (Placilla) 261394 6332827

Km. 100,8 262194 6334363

Km. 105.4 259761 6337923

3

Figura 1.2: Ubicación del área comprendida en este estudio, marcada en azul.

1.3 Antecedentes Generales

La región estudiada se caracteriza por formas topográficas que indican una típica costa de regresión. Los

rasgos geomorfológicos más destacables son las terrazas de abrasión marina y de depositación, el

acantilado costanero, y las profundas quebradas que forman las terrazas. El acantilado está interrumpido,

en parte por playas de arena.

Las rocas han experimentado en parte un tectonismo muy intenso, estando afectadas por diaclasas en

todas direcciones y por un importante sistema de fallas de direcciones noreste, común a esta parte de

la costa de Chile. El valle del estero Marga-Marga está controlado por la falla del mismo nombre que ha

levantado el bloque al suroeste de él con respecto al bloque opuesto. Entre los cerros Barón y Placeres

también pasan fallas de dirección noreste que ha producido problemas geotécnicos.

También debe tenerse en consideración que las abrutas pendientes de las numerosas quebradas están

4

sujetas a deslizamientos. Las rocas graníticas se encuentran, en general, profundamente meteorizadas y

son erosionadas con gran rapidez por las aguas lluvias en la época de invierno.

El producto de la meteorización de las rocas graníticas (maicillo), posee una gran cohesión y puede

considerarse, en general, como un suelo de fundación seguro (Espinoza, C, 2004).

1.3.1 Clima

Desde el punto de vista climático, la región de Valparaíso presenta un clima templado mediterráneo, pero

con algunas variaciones. Así como la semiaridez se presenta hacia el norte del río Aconcagua, es más

húmedo o mediterráneo costero en el litoral y frío de altura hacia la Cordillera. En particular, la zona de

estudio presenta las siguientes características:

1.3.1.1 Pluviometría:

El área tiene un comportamiento de precipitaciones de influencia local, fenómeno asociado a la diferencia

de 300 metros de altura entre el relieve de la línea de playa y la terraza interior litoral, que provoca

precipitaciones al entrar las masas de aire desde el océano según la Modificación Plan Regulador

Comunal de Valparaíso - Sector Tranque La Luz (2006).

Información Estación Lago Peñuelas:

Precipitación media anual periodo 1974-1993 = 742,2 mm

Precipitación media anual período 1961-1990 = 666,0 mm

Precipitación máxima en 24 horas año más lluvioso, per. 1941-1990 = 252,2 mm (1981)

Precipitación máxima en 24 horas año promedio (2006) = 80,2 mm

• La amplitud térmica promedio máxima y mínima es de 14,1° C y 7,9° C en Marzo y Junio

respectivamente.

1.3.1.2 Oscilación térmica:

Temperatura media anual del período 1974 –1993 = 13,2° C

Temperatura media anual máxima año 1986 = 19,2° C

Temperatura media anual mínima año 1986 = 7,9° C

Temperatura media mensual máxima año 1986 = 24,2° C (Enero)

Temperatura media mensual mínima año 1986 = 5,8° C (Julio)

5

• Las temperaturas máximas y mínimas medias mensuales son concordantes con las precipitaciones.

1.3.2 Topografía

En relación a las pendientes, la topografía presenta zonas predominantemente planas con pendientes

mayores a un 5% en el sector norte de la laguna La Luz, y zonas con topografía variable incluyendo

lomajes y cerros de alturas crecientes.

1.3.3 Vegetación

Se caracteriza por la estepa de arbustos espinosos donde predomina el espino. En los sectores más

soleados, que miran al norte se encuentran arbustos como el guayacán, algarrobo, quillay, molle y otros

asociados al espino. En la zona costera se puede encontrar vegetación asociado a un matorral arbustivo

costero formado por especies como el peumo, boldos, maitenes, junto a hierbas y gramíneas. En las

áreas más húmedas como fondos de quebradas se pueden encontrar litres, quilas, pataguas. De hecho,

la Región de Valparaíso está entre los límites de la denominada zona "mesomórfica" (Sernatur).

1.3.4 Tipos de Suelos

Según la Modificación Plan Regulador Comunal de Valparaíso - Sector Tranque La Luz (2006), los suelos

de toda el área de estudio corresponden a diferentes fases de degradación de la roca fundamental,

presentando variación en los espesores de los estratos en función de la situación topográfica.

Predominan los suelos arcillosos rojizos -de baja permeabilidad- que se presentan en las zonas norte y

sur del Tranque La Luz, con espesores entre 0,5 y 1,5 m. (llegando hasta 3 m.).

Le siguen los suelos arenosos (maicillo fino), que se encuentran en los alrededores de la laguna La Luz

y en los extremos N, NE, y E del área, con espesores de 0,5 hasta 3 m; y los suelos arcilloso arenosos

o limo arenosos , los que se encuentran principalmente en el lado norponiente de la laguna, y en el

extremo norte del área normada. Estos últimos presentan espesores menores a 1 m.

Los tres tipos de suelo provienen de roca granítica del batolito costero.

6

1.3.5 Hidrología e Hidrología.

La Dirección General de Aguas (DGA, 2005) definió 43 sectores para la evaluación de los recursos

hídricos subterráneas en las cuencas costeras de la Región de Valparaíso, cuya designación fue

realizada en base al nombre del estero principal de la cuenca que lo define y para los sectores costeros

se escogió un nombre característico del lugar, ya que presentan más de un curso de agua

desembocando en el mar (ver Figura 1.3). El área de estudio en particular se localiza en la cuenca del

Estero Laguna Verde.

El Estero Laguna Verde posee un área de cuenca de 204,2 km2, con un área de relleno de acuífero de

43,8 km2 y una precipitación media anual de 560,0 mm. Se ha estimado su recarga media anual en 181

l/s.

Se sabe que terrenos graníticos, descompuestos en su superficie y con zona inferior semidescompuesta

tienen como parámetros un 20% de evaporación, 5% de escorrentía y un 75% de infiltración,

correspondiendo por ende, a suelos altamente permeables.

Figura 1.3: Zonificación hidrogeológica de las cuencas costeras sur de la región de Valparaíso. El área de estudio se localiza en la cuenca del Estero Laguna Verde. Fuente: Min. Obras Públicas, DGA, Agosto 2005.

1.4 Metodología

La Región de Valparaíso presenta remociones en masa, deslizamientos y caída de bloques, tanto en

cuña como planares, asociados a la meteorización en granitoides, por lo cual, es de interés entender qué

factores geológicos inciden en las propiedades geotécnicas que gatillan este tipo de sucesos. Así, las

áreas de estudio fueron elegidas en zonas que presentaran estas características en conjunto, es decir,

alto grado de meteorización en granitoides y el reconocimiento de eventos de este tipo en taludes de la

ruta 68.

Las metodologías asociadas a este estudio se definen para cada objetivo específico. Por lo tanto:

• Para definir las unidades geológico-geotécnicas se realizó estudio macroscópico en rocas de

cada punto elegido.

• Para determinar los parámetros geológico-geotécnico s de los distintos intrusivos

estudiados, se realizó:

o ensayos de corte directo a distintas velocidades y a distintas cargas.

o Se determinó la granulometría, peso unitario, humedad y limite líquido asociadas a estas

rocas.

• Para determinar el tipo de inestabilidad principal a ocurrir, se realizó:

o Análisis fotogeológico del área de estudio determinando los posibles lineamientos,

estructuras mayores o fallas que estén actuando a nivel regional e influyendo en la

geología local.

o Definición de dominios estructurales y, para cada dominio estructural definido, determinar

los sistemas de estructuras característicos, orientación, frecuencia de fracturas, tipo de

relleno y espesor de éstos, resistencia de algunas discontinuidades.

• Para determinar la influencia de la geología como f actor en los deslizamientos de estos

cuerpos, se analizó en forma conjunta todos los datos obtenidos para este estudio que permita

entender cuales son los factores incidentes en la estabilidad de estos taludes.

9

2. ANTECEDENTES GEOLÓGICOS.

2.1 Marco Geológico

La geología de la Cordillera de la Costa entre los 33º y 34ºS ha sido de interés para numerosos estudios

de tipo regional, petrológicos y geocronológicos, los que han determinado la presencia de un basamento

plutónico-metamórfico de edad paleozoica a triásica superior, expuesto en el margen costero y

reconocido hasta 60 Km. al oriente. Este basamento se encuentra sobreyacido por escasos remanentes

de secuencias sedimentarias del Cretácico Superior-Paleógeno y por depósitos aterrazados del Mioceno

al Plioceno-Pleistoceno? Una cobertura volcano-sedimentaria mesozoica de aproximadamente 15 Km.

de espesor, se ubica al este del basamento coincidente con el relieve abrupto de esta cordillera; ambos

están intruídos por masas batolíticas de edad jurásica y cretácica.

El basamento consiste en ortogneisses y paragneisses (Complejo Metamórfico Valparaíso), intruídos por

granitoides metaluminosos a peraluminosos (Unidades Mirasol Y Tejas Verdes, Gana et al. 1994a). Este

magmatismo gondwánico se extiende al sur de los 34ºS, donde se encuentra intruyendo a un complejo

metamórfico de prisma de acreción paleozoico (Hervé, 1977). En la localidad de San Antonio, las rocas

paleozoicas se encuentran intruídas por plutones dioríticos-gnéisicos (Dioritas Gnéisicas de Cartagena).

La cobertura volcano-sedimentaria de edad jurásica a cretácica inferior, constituye un bloque monoclinal,

de rumbo nor-noreste a noreste, inclinado hacia el este (Formaciones Ajial, Cerro Calera, Horqueta, Lo

Prado, Veta Negra, Las Chilcas; Thomas, 1958; Piracés y Maksaev, 1976) e intruída por plutones

pertenecientes al batolito Jurásico Medio. Este consiste en una asociación zonada, variable desde

granitos a leucogranitos calcoalcalinos, de margen activo, que posiblemente constituyen diferentes

niveles de una cámara magmática, cuya base la forman productos del manto o corteza inferior (Gana et

al., 1994a). Esta magmatismo jurásico se extiende al norte en forma continua, con características

litológicas variables, hasta cerca de los 30ºS, donde se encuentran relacionados espacialmente a

asociaciones plutónicas bimodales de edad triásica superior-jurásica inferior (Rivano et al. 1985; Gana,

1991; Parada et al., 1991). Su prolongación sur alcanza los 37ºS, habiendo sido inicialmente

interpretados como parte del magmatismo gondwánico rejuvenecido con plutones de esa edad (Hervé y

Munizaga, 1978; Gana y Hervé, 1983).

El batolito cretácico se emplaza en el margen oriental de la Cordillera de la Costa, intruyendo niveles

superiores de la secuencia volcano-sedimentaria mesozoica. Se expone en forma continua a lo largo de

10

gran parte de la Cordillera de la Costa de Chile norte y central, aproximadamente entre los 21º y los

35º30´S. Esta serie magmática calcoalcalina metaluminosa, constituida por gabros a granodioritas,

resultó de la actividad de un arco magmático de eje NS a NNE, que alcanzó su apogeo en el Cretácico

Superior, interpretándose su posición como una migración del foco magmático durante el Mesozoico

(Parada et al, 1958).

La tectónica de la zona está dominada por un sistema de bloques, limitados por fallas con movimientos

de rumbo posiblemente cretácicos, que tuvieron una reactivación normal durante el Terciario. La

estructura de mayor importancia regional corresponde a la Falla Melipilla (33º40´S, Wall et al, 1996),

discontinuidad cortical de dirección oeste-noreste interpretada como la falla de rumbo dextral y/o

transpresional, que desplaza a los deformados intrusivos paleozoicos y a las secuencias de cobertura

mesozoica y expone hacia la costa niveles corticales más profundos y deformados.

Las unidades de interés corresponden a las presentes en el Mapa Geológico Valparaíso-Curacaví (Figura

2.1) descritas a continuación.

2.1.1 Rocas intrusivas jurásicas

La mayor parte de la región central y norte del mapa, está constituida por extensos afloramientos de

rocas plutónicas de edad cercana a los 160 Ma. Estos incluyen una serie cuerpos de litología variable

entre gabros y leucogranitos, que muestran una distribución zonada en sentido oeste-este. La mayor

parte constituye plutones heterogéneos o compuestos, que si bien pueden repetir litologías, el predominio

de unas u otras definen una asociación cartográficamente identificable. Estas corresponden a las

unidades Lliu-Lliu (Jll, Jlg), Limache (Jlg, Jlt), Peñuelas (Jpgb, Jpg, Jp), Sauce (Js) y Laguna Verde (Jlv)

citadas en anteriores trabajos (Gana et al., 1994).

Jlv: anfibolitas, ortoanfibolitas, gneises anfibólicos, dioritas y monzodioritas foliadas y gabros. Rocas color

gris oscuro a medio, grano medio a fino, con frecuente foliación magmática y en parte dinámica (gnéisica

y milonítica). Texturas que varían desde granoblástica poligonal hasta inequigranular seriada, formada

por hornblenda y plagioclasa suborientada paralelamente. Los gabros y dioritas se caracterizan por la

presencia de clinopiroxeno con coronas de biotita. Estas rocas constituyen plutones compuestos, de

tamaño inferior a 16 Km. de largo, restringidos a la costa entre Laguna Verde y Punta Gallo. Intruyen

ortogneises y granitoides paleozoicos, originando zonas bandeadas y de enclaves magmáticos (Quintay).

Contacto gradual con granitoides Js (sector Laguna Verde), e intruídas por abundantes filones

lamprofíricos y cuarcíferos. Rocas calcoalcalinas de bajo K, metaluminosas, tipo I. Edades Ar40-Ar39 en

anfíbola 165±2,6 Ma (Irwin et al, 1987); K-Ar en anfíbola, 161±5 Ma (Gana y Wall, 1996), 167±3 (Cordani

11

et al, 1976), en biotita: 159±4 Ma (Gana y Wall, 1996); Rb-Sr en biotita 165Ma (Corbalán y Munizaga,

1972), isocrona en roca total, biotita, feldespato potásico y apatita de 156,3±1,2 Ma (Godoy y Loske,

1988); U-Pb en circones: 160-163 Ma (Godoy y Loske, 1988). Considerados parte de la Formación

Quintay por Corvalán y Dávila (1963-1964, in Corvalán y Munizaga, 1972).

Js: plutón complejo de composición básica a intermedia, compuesto predominantemente por dioritas

cuarcíferas de piroxeno-hornblenda-biotita, con tonalitas de hornblenda-biotita y gabros subordinados,

que en ciertos afloramientos se presentan en forma de bandas alternadas de 1-3 m de espesor. Rocas de

color gris oscuro a medio, con grano medio a fino, con textura inequigranular seriada a intergranular, en

parte foliada, de origen magmático y también tectónico. Contienen 45-60% SiO2, son de composición

calcoacalina, metaluminosa. Contactos graduales con intrusivos jurásicos Jlv y granitoides Jp; localmente

en contacto por falla con granitos del Paleozoico (Tunquén). Edades K-Ar en biotita en el intervalo 155-

157 Ma (Gana y Wall, 1996), en anfíbola 157± 5 Ma (Gana y Wall, 1996); U-Pb en circones 157 ± 3

(Gana y Tosdal, 1996).

Jp: tonalitas de hornblenda-biotita y monzodioritas cuarcíferas que forman un plutón de 42 Km. de

longitud. Rocas de color gris medio, grano muy variable, desde grueso a fino, que contienen abundantes

inclusiones básicas alargadas (1-10%) subparalelas, de 0,1-1m de longitud. Contienen 60-65% SiO2; son

rocas calcoalcalinas metaluminosas a moderadamente peraluminosas, de tipo I. Contactos graduales con

granitoides jurásicos Js y Jlt. Atravesadas por enjambre de diques de composición diorítica, granítica y

aplítica. Intruyen a granitoides paleozoicos. Edades K-Ar en biotita: 160±4, 158±4, 153±4 Ma (Gana y

Wall, 1996); y en anfíbola: 129±8 Ma (Gana y Wall, 1996).

Jlt : predominantemente tonalitas y granodioritas de anfíbola-biotita. Rocas de color gris claro, grano

medio a grueso, con escasas (1%) inclusiones microdioríticas subredondeadas. Rocas de composición

calcoalcalinas de K intermedio, 58-75% SiO2, metaluminosas, de tipo I. Afloran en una franja continua

nor-noreste de 55km de largo, entre Quilpué y Curacaví. Contactos graduales con rocas de la unidad Jp.

Intruyen a las formaciones Ajial y Horqueta, generando e ellas, zonas de alteración hidrotermal, intruídas

por granitoides del Cretácico con formación de zonas de enclaves magmáticos (ese de Curacaví).

Edades K-Ar en biotita en el intervalo 150-165 Ma (Gana y Wall, 1996); en anfíbola 161±4 Ma (Gana y

Wall, 1996); isocrona Rb-Sr en roca total; 173±28 Ma (Hervé et al, 1988); U-Pb en circones 158±1 (Gana

y Tosdal, 1996). Hospedan mineralización vetiforme de oro, oro-cobre y cobre, fierro-oro en forma

subordinada

12

2.1.2 Rocas intrusivas paleozoicas

Pzgm: tonalitas y granodioritas y monzogranitos de anfíbola-biotita, sienogranitos y granitos de

microclina. Rocas de grano grueso a medio, color gris medio verdoso, con inclusiones dioríticas a diorítica

cuarcíferas, dispuestas paralelamente a la foliación magmática de la roca albergante, y que pueden

constituir hasta el 50% de ésta (Isla Negra). Textura alotriomórfica granular con variedades gnéisicas y

porfídicas; contienen feldespatos con entrecrecimiento pertítico, bordes mirmequíticos y gráficos y

piroxenos reemplazados por anfíbola y biotita en los términos más básicos. Poseen foliación magmática

afectada por foliación tectónica no homogénea evidenciada por zonas miloníticas que contienen una

lineación mineral de extensión (Mirasol, Punta Talca). Los tipos monzograníticos, ocasionalmente,

poseen mica blanca primaria y megacristales (2-5 cm) de microclina; los sienogranitos y granitos de

microclina son rocas de color rosado y se asocian a pegmatitas de microclina-cuarzo-epidota-biotita

(Quebrada San Jerónimo, El Quisco). Se les sobreimpone microclinización tardimagmática en forma de

parches y vetillas, acompañada de epidota y actinolita, lo cual, en parte, contribuye al aspecto porfídico

de estas rocas. Alteración regular a intensa de clorita, sericita, epidota y caolinita. Son rocas

calcoalcalinas, con 65-80% SiO2, metaluminosas a peraluminosas, tipo I principalmente, y tipo S en

menor proporción. Forman un plutón compuesto, de 36 km de elongación noroeste, expuesto típicamente

en la localidad de Mirasol, extendiéndose desde Caleta Barco hacia el sur. Los distintos tipos litológicos

presentan contactos gradacionales. Contienen enclaves de ortogneises y paragneises de edad

paleozoica (Quintay, Caleta Las Cruces). Están intruídos por diques básicos foliados y por plutones del

Jurásico, con formación de zonas de enclaves magmáticos. Edades U-Pb en circones 290, 309, 405 Ma

(Godoy y Loske, 1988; Corvalán y Munizaga, 1972) e isócrona Rb-Sr en roca total 292±2 Ma (Hervé et

al., 1988) se interpretan como indicativas de la cristalización del magma. Edades K-Ar en biotita en el

intervalo 292-250 Ma con predominio alrededor de los 287 Ma (Gana y Wall, 1996); Muñoz-Cristi, 1962,

1964; Hervé et al., 1988; Conn et al., 1993) y en hornblenda 288±7 y 296±7 Ma (Cordani et al., 1976,

Hervé, et al., 1988), son probablemente edades de enfriamiento. Edades del intervalo 147-162 Ma

(Corvalán y Munizaga, 1972; Hervé et al., 1988; este trabajo), tanto por método K-Ar como por Rb-Sr, se

interpretan como el producto de rejuvenecimiento térmico causado por plutones del Jurásico. Estas rocas

corresponden a la unidad Mirasol (Gana et al., 1994).

2.1.3 Rocas Metamórficas

Complejo Metamórfico Valparaíso Pzmv (Paleozoico Superior ,Gana y Wall, 1996.)

Rocas metamórficas foliadas, de protolito principalmente plutónico y, sedimentario en menor proporción.

13

Afloran como enclaves de longitud inferior a 2 km dentro de los complejos intrusivos de la zona costera.

Intruídas por granitoides paleozoicos, con los que presenta en parte contacto gradual (Quintay, Las

Cruces), y gabros jurásicos al este de Valparaíso (Caleta Las Docas). Incluye ortogneises graníticos y

tonalíticos de biotita y migmatitas, conteniendo ocasionalmente porfiroblastos de microclina y granate;

hornblenda, actinolita, augita y mica blanca subordinada; intercalaciones de esquistos anfibólicos,

cloríticos, escasos lentes paragnéisicos con cordierita-sillimanita-granate (Quintay) y esquistos sericíticos

(Las Cruces). Foliación principal noroeste-oeste con manteos hacia el sur; pliegues similares de longitud

de onda métrica a decamétrica con pequeñas zonas de cizalle dúctil que transponen la foliación principal

(Las Cruces). Los enclaves metasedimentarios están inyectados por numerosas vetillas graníticas, de

desarrollo ptigmático (Martin, 1994). Edad de metamorfismo indicada por K-Ar en biotita de 278±6 Ma de

ortogneises con granate (Caleta Las Cruces); isócronas Rb-Sr en roca total de paragneises: 330 Ma

fueron interpretadas por Cordani et al. (1976) como edad del protolito, y de 172±2 Ma (Cordani et al.,

1976), como producto de rejuvenecimiento jurásico, significado que se atribuye también a la errorcrona

en roca total de 162±48 Ma de una 'suite' granítica-metamórfica analizada por Hervé et al. (1988).

Ortogneises de similares características se encuentran en la zona comprendida entre Cartagena y San

Antonio (Wall et al., 1996). Las rocas de este complejo fueron originalmente descritas bajo el nombre de

Formación Quintay por Corvalán y Dávila (1963-1964, in Corvalán y Munizaga, 1972).

Además de las rocas plutónicas, un rasgo característico de la región son las terrazas de abrasión

observables.

QTt: Terrazas de abrasión (Plioceno(?)- Pleistoceno): Unidades morfológicas de erosión marina, labradas

sobre intrusivos paleozoicos y jurásicos y formaciones sedimentarias terciarias (Tn, TQpa), preservadas

en la zona costera, a cotas variables entre los 40 y 550 m s.n.m. Dentro de este grupo se incluyen

terrazas de abrasión sin cubierta sedimentaria, terrazas con una cubierta de arenas cuarzosas,

posiblemente marinas, y terrazas con cubierta aluvial. Hospedan placeres auríferos (e.g., Mina Colina de

Oro), arenas silíceas y feldespato (Mina El Membrillo).

14

Figura 2.1: Mapa geológico del área de Valparaíso y alrededores (Gana y Wall, 1996).

Sobre estas rocas jurásicas, se observa el desarrollo de suelos que por sus características se

clasifican como residuales. La descripción, caracterización y clasificación de ellos forma parte de este

estudio.

15

2.2 Suelos Residuales

Las rocas son agregados naturales duros y compactos de partículas minerales con fuertes uniones

cohesivas permanentes que habitualmente se consideran un sistema continuo. La proporción de

diferentes minerales, estructura granular, textura y origen de la roca sirven para su clasificación geológica

(González de Vallejo et al., 2002).

Los suelos , según su acepción en ingeniería geológica, son agregados naturales de granos minerales

unidos por fuerzas de contacto normales y tangenciales a las superficies de las partículas adyacentes,

separables por medios mecánicos de poca energía o por agitación de agua (González de Vallejo et al.,

2002).

Un criterio ampliamente extendido en ingeniería geológica para el establecimiento de los límites entre

suelo y roca es el valor de la resistencia a compresión simple, o máximo esfuerzo que soporta una

probeta antes de romper al ser cargada axialmente en laboratorio. En la zona de transición se

encontrarían los denominados suelos duros y rocas blandas. Así, límites sugeridos por diferentes

clasificaciones y autores han ido rebajándose hasta 1 o 1,25 MPa debido a que algunas rocas muy

blandas presentan resistencias de ese orden, valor que se considera actualmente adecuado.

Los suelos se originan por procesos de alteración y disgregación de las rocas sedimentarias, ígneas o

metamórficas dados por procesos geológicos externos y fenómenos climáticos. Se habla de suelos

residuales cuando el producto de la descomposición de la roca permanece en el lugar de origen. En

ocasiones el límite entre suelo y roca es difícil de definir. Así, el grado de meteorización del material

rocoso juega un rol muy importante en las propiedades físicas y mecánicas, ya que es la única manera

de determinar el límite entre roca y suelo. Según la “Evaluación del grado de meteorización del macizo

rocoso” de la ISRM (1981), suelo residual se define cuando “todo el macizo rocoso se ha transformado en

suelo. Se ha destruido la estructura del macizo y la fábrica del material”, mientras que para un macizo

rocoso completamente meteorizado “todo el macizo rocoso aparece descompuesto y/o transformado en

suelo. Se conserva la estructura original del macizo rocoso”.

Las propiedades de estos suelos son generalmente, controladas por la fábrica micro o macro, las

fracturas y demás detalles estructurales, los cuales eran parte integral de la masa de roca original y son

heredados por el suelo. La estabilidad de taludes es particularmente complicada en ellos, dado por el

régimen hidrológico, la humedad ambiental y las altas temperaturas, la complejidad de la geología, la

16

topografía escarpada y los demás factores ambientales son generalmente desfavorables.

La aplicabilidad de las teorías y los criterios de diseño geotécnico que existen actualmente, podría no ser

completamente válida en el caso de suelos residuales o en macizos rocosos completamente

meteorizados, debido a diferencias importantes que existen en la constitución y estructura de los suelos y

de las formaciones residuales, y las de los suelos que sirvieron de modelo para el desarrollo de la

mecánica de suelos tradicional. Esta diferencia es debida principalmente, al fenómeno de la

meteorización que es extenso y profundo en la mayoría de las formaciones de suelos residuales.

Como características de los suelos residuales pueden mencionarse las siguientes (Brand, 1985):

1. No pueden considerarse aislados del perfil de meteorización (Figura 2.2), del cual son solamente una

parte componente. Para definir su comportamiento y las posibilidades de ocurrencia de

deslizamientos, interesan prioritariamente las características del perfil estratigráfico que pasan a

determinar la ocurrencia de potenciales fallas por sobre las propiedades del material en sí ().

2. Son generalmente muy heterogéneos y difíciles de muestrear y ensayar.

3. Este tipo de suelos suele formarse en climas templados a húmedos, así como en climas tropicales,

donde el proceso de meteorización tanto físico como químico permite el desarrollo de este tipo de

suelos. De esta forma, es común que se encuentren en estado húmedo, lo cual representa una

dificultad adicional para evaluar su resistencia al corte.

4. Generalmente, poseen zonas de alta permeabilidad, lo que los hace muy susceptibles a cambios

rápidos de humedad y saturación.

17

Figura 2.2: Esquema general de una ladera en suelo residual de granito. (Suárez, J., 2002).

2.3 Características del maicillo.

Las rocas graníticas, principalmente de grano grueso y colores claros son duras y densas cuando están

frescas y son francamente impermeables, por lo que pueden considerarse como acuífugos típicos (es

decir, formaciones de muy baja porosidad y muy baja permeabilidad, las cuales, en consecuencia, no

almacenan ni transmiten aguas) (Espinoza, C. 2004). Cubren amplias extensiones de la Cordillera de la

Costa (Batolito de la Costa), como en la Cordillera de los Andes. El Batolito de la Costa, al contrario del

Andino, muestra corrientemente fracturamiento de preferencia en la zona más contigua a la costa, el que

permite una pequeña circulación de agua subterránea. Esta es de muy pequeña magnitud y sólo puede

ser aprovechada mediante norias para pequeños abastos familiares (caso de los balnearios cercanos a la

ciudad de Santiago). Las rocas graníticas, atacadas por procesos de meteorización, originan materiales

de textura arenosa (maicillo ), que al contar con recursos de agua, pueden dar origen a napas de relativa

importancia (cuenca de Casablanca, Yali al sur oeste de Melipilla, El Salto en Viña del Mar).

El maicillo es generado por la meteorización creciente en profundidad de la roca “madre” y clasifica como

arena arcillosa en superficie, para transformarse en arena limosa en profundidad. Este tipo de suelo

puede mantener los planos de clivaje o diaclasas de la roca granítica que le dio origen, los que en

ocasiones se encuentran arcillizados, constituyendo planos de debilidad. Según la frecuencia y

orientación de estos planos con respecto al talud del corte se generan deslizamientos a través de ellos,

dando origen a fallas de talud que van desde desprendimientos locales a fallas masivas. Las diaclasas

heredadas de la roca granítica madre poseen resistencia al corte muy baja producto de las pátinas

18

arcillizadas (plano espejo) en condiciones normales que disminuyen drásticamente ésta resistencia por la

acción del agua.

2.3.1 El Maicillo en la Literatura.

El término maicillo es muy utilizado en Chile, pero corresponde en rigor a un Arenosols. Según la

clasificación de la FAO (2006), Arenosols comprende a los suelos arenosos, incluyendo también los

suelos desarrollados en arenas residuales después de la meteorización in situ de sedimentos ricos en

cuarzo o roca, y suelos desarrollados en depósitos de arenas desarrolladas recientemente como las

dunas y playas. Muchos arenosols corresponden a Arenic Rudosols (Australia), Psammozems

(Federación Rusa) y Neossolos (Brazil).

El material parental de los Arenosols son áreas donde ocurra meteorización extrema en rocas silíceas así

como depósitos no consolidados en lugares calcáreos, donde el material transportado es de textura

arenosa. Aunque la mayoría de los Arenosols ocurren en regiones áridas y semiáridas, estos son

típicamente azonales; son encontradas en el rango más amplio posible de los climas, desde muy árido a

muy húmedo y de frío a caliente. Arenosols se forman en mantos de meteorización de grano grueso de

rocas silíceas principalmente granito, areniscas y cuarcitas y en ambiente marino, litoral, arenas lacustres

y también son distribuidos en forma aérea. Estos no están limitados a la edad o periodo en que se formó

la zona. Los Arenosols ocurren en superficies muy antiguas tanto como en muy recientes plataformas, y

pueden casi no pueden ser asociados a nngún tipo de vegetación.

En la literatura, es posible encontrar al maicillo también con el nombre de saprolito granitico y al proceso

de generar arenas desde los cuerpos graníticos como arenización.

El término de saprolito granitico, viene desde la mecánica de suelos, donde se denomina saprolito o

regolito al macizo rocoso meteorizado que conserva la estructura rocosa, aunque la composición de la

roca matriz se haya alterado y tenga menos resistencia que la roca sana, pudiendo presentar, además

las discontinuidades originales del macizo, otros planos de debilidad por alteración preferencial. Según el

grado de meteorización pueden conservar los bloques de matriz rocosa o presentar un comportamiento

de suelos. De esta forma, ante la meteorización de un cuerpo granítico, si éste aún conserva la estructura

del macizo parental pudiendo además presentar nuevas discontinuidades, es posible entonces llamarlo

saprolito granítico.

19

2.3.2 Minerales en el desarrollo del perfil de mete orización en granitoides.

En los suelos se encuentra una gran variedad de minerales, heredados de las rocas parentales o

formados durante el desarrollo del suelo, y las posibilidades de existencia de éstos están reguladas por la

estabilidad de los minerales en el medio en que se encuentran. La estabilidad de los minerales es

responsable a su vez de que la mineralogía de las fracciones gruesas (arenas) y la de las finas (arcillas)

sea distinta. Las arenas representan una fracción muy estable, puesto que los granos de las arenas son

de gran tamaño versus la poca superficie relativa que poseen frente a su volumen, y en ellas predominan

los granos heredados, más o menos transformados. Las arcillas se caracterizan por su gran superficie vs

su tamaño (partículas muy pequeñas, donde casi toda ella es superficie por ser un filosilicato), por lo que

son muy activas y están constituidas por minerales de neoformación y de alteración.

Aunque en las rocas la meteorización química suele ser más intensa y produce su descomposición y

cambios mineralógicos, la física rompe y disgrega la roca, debilitando la estructura rocosa al romperse los

minerales y los contactos entre partículas, aumentando la superficie expuesta a la atmósfera y

permitiendo la entrada del agua. Las rocas ígneas o metamórficas son químicamente inestables en

superficie al haberse formado en condiciones de presión y temperatura muy diferentes, sufriendo intensa

meteorización química y cambios mineralógicos. Sin embargo, son más resistentes a la meteorización

física que las rocas sedimentarias.

La exposición de las rocas ígneas como granitos y las dioritas, da lugar a fracturas de descompresión

paralelas a la superficie que permiten la meteorización química, produciéndose la alteración de los

minerales de la matriz rocosa, feldespatos y micas a minerales arcillosos, mientras que el cuarzo

permanece como una arena. Las discontinuidades son zonas preferenciales de alteración, y entre ellas

los bloques de matriz se meteorizan esféricamente, quedando la parte central inalterada.

En general, la mayoría de los silicatos se meteorizan a minerales arcillosos. Bajo determinadas

condiciones ambientales, como climas tropicales o húmedos, se descomponen en óxidos e hidróxidos de

aluminio y hierro. Los minerales arcillosos finales producto de la meteorización dependerán de los

minerales arcillosos finales producto de la meteorización dependerán de los minerales originales, del

contenido en agua y del pH.

La formación y evolución de los perfiles de meteorización de granitos esta ligada a la migración de

elementos químicos. Generalmente, el orden de migración de los principales elementos formadores de

rocas es: Cl, S Ca Na Mg K Si Fe, Al (Huang et al., 1996).

20

El perfil de meteorización de granito incluye los minerales primarios y secundarios. Los minerales

primarios son cuarzo, feldespato, piroxeno, hornblenda, olivino y mica, en general sueltos como granos

por la meteorización física. Los minerales secundarios son formados desde los minerales primarios por

meteorización química. Los minerales secundarios son las componentes más importantes en los perfiles

de meteorización como lo muestra la siguiente secuencia (Huang et al., 1996; Wang, 1992; Li, 1987):

1. feldespato sericita hidromica caolinita;

2. piroxeno y hornblenda clorita montmorillonita halloysita caolinita;

3. biotita vermiculita montmorillonita caolinita;

4. cuarzo sílice calcedonia cuarzo secundario.

Los perfiles de meteorización de granitos contienen en general abundante halloysita. Por ejemplo, sobre

el 75% del total del contenido total de arcillas y sobre el 25% del contenido de los suelos son compuestos

de halloysita en los granitos completamente meteorizados.

Los perfiles de meteorización de granitos son a menudo encontrados en condiciones parcialmente

saturadas. Si el suelo es subsecuentemente saturado o si el contenido de agua incrementa

drásticamente, la resistencia al cizalle final puede depender del tipo de arcilla presente en el suelo. Si es

la caolinita el mineral predominante, el efecto de la humedad puede no ser importante. Sin embargo, si es

la halloysita o la montmorillonita el mineral principal, al encontrarse húmedo el suelo, puede decrecer en

forma importante su resistencia al cizalle.

Los perfiles de meteorización de suelos graníticos también contienen sobre un 5% de goethita (Irfan,

1996), y una cantidad menor de gibbsita. Una pequeña cantidad de hematita también puede estar

presente. Estos minerales son conocidos en conjunto como minerales sesquióxidos de hierro y aluminio.

Las propiedades físicas e ingenieriles de los perfiles de meteorización pueden ser fuertemente

influenciados por la presencia de sesquióxidos. Estos minerales en clusters o agregados reducen la

habilidad de los minerales de arcilla para absorber agua y pueden también cementar físicamente los

granos adyacentes, entregando una verdadera cohesión al suelo. Esto también resulta por tanto en un

aumento de la resistencia cohesional del suelo.

2.3.2.1 Características físicas de los saprolitos graníticos

La densidad seca varía entre 2,54 a 2,69 en roca fresca, mientras que en roca meteorizada se encuentra

entre 1.94 y 2.65 y en saprolitos graníticos entre 1.33 y 2.25 en los perfiles estudiados por Sequeira

Braga (2002). Típicamente, los saprolitos pueden ser clasificados como arena gruesa (0.2 – 2 mm), entre

21

27% y el 53%, y bajos porcentajes de fracciones menores a los 2 µµµµm. Acorde a la clasificación de Brewer

(1964), los saprolitos de todas las rocas graníticas del Noroeste de Portugal están compuestas

esencialmente por granos de cuarzo, feldespatos y algo de mica. Los saprolitos graníticos son

aplasmogénicos (Pédro, 1984), es decir, su contenido de minerales secundarios o “plasma” es muy bajo

según Sequeira Braga et al. (1989, 1990).

Sequiera Braga estudió la formación de minerales secundarios en cortes pulidos en roca meteorizada y

en saprolito (2002). El estudio micromorfológico de la roca meteorizada muestra fisura en los sistemas y

microcracks intergranulares. La plagioclasa es el mineral más afectado por este proceso y la porosidad

incrementa significativamente comparado con la de la microclina. En contraste, el cuarzo es el mineral

menos afectado, mostrando sólo algunas fisuras, pero no evidencia disolución química. Diferencias entre

las modificaciones físicas de los minerales primarios son también reflejadas por su alteración química.

En saprolitos como el del granito de Oporto, la plagioclasa es reducida de tamaño de grano y los

fragmentos corroídos son embebidos en una matriz de caolinita. La Gibbsita es considerada por muchos

autores como el mineral final en la secuencia de meteorización de los minerales aluminosilicatados

(Harriss y Adams, 1996; Meunier y Velde, 1979; Penven et al., 1983; Anand et al., 1985), pero en Oporto

no fue encontrada.

El mayor porcentaje de K, Fe, Mg y Ti de la biotita corresponde a las capas menos alteradas, con

incipiente formación de capas mezcladas con vermiculita. El mayor porcentaje de Si y Al corresponde a

las capas exfoliadas más meteorizadas y separadas y a la formación de caolinita. Concentraciones de Al

en ocasiones es relacionada a la presencia de gibbsita. Los granos de biotita se caracterizan por

entrecrecimiento de caolinita. Con una mayor alteración, los granos son transformados a caolinita

pseudomorfa. La meteorización de biotita trioctaedral a caolinita dioctaedral representa un ejemplo

extremos de cambio en composición entre filosilicato reactante y producto.

Observaciones hechas en SEM (Scanning Electron Microscopy) por Jiménez-Espinoza et al.(1997)

sugieren que la caolinización comienza por las esquinas del grano y es propagado hacia el interior,

resultando en un incremento de volumen para meteorizar el grano de biotita.

En cuanto a la caolinización de la muscovita ha sido referida por Jiang y Peacor (1991) y Robertson y

Eggleton (1991). Sequeira Braga (1988) ha identificado dos generaciones de gibbsita: una fase de

gibbsita interlamellar y otra que incluye SiO2 como Al2O3 y que corresponde a la orientación lamellar de la

gibbsita.

22

Propiedades índice de este tipo de material se presentan en la Tabla 2.1, obtenidos en Valparaíso (Cerro

Bellavista) y en Concepción (Soto, 2000).

Tabla 2.1: Parámetros obtenidos para suelos de maicillo El primero corresponde al Cerro Bellavista en Valparaíso, y los demás datos a las cercanías a

Concepción, en la ruta concesionada que llega al Norte de esta ciudad. Los parámetros corresponden a: % finos es la cantidad de finos contenidos en el total de material estudiado; WI al contenido de humedad;

IP al índice de plasticidad y Gs al peso específico (Soto, 2000).

2.3.3 Estructuras potencialmente presentes en el ma icillo

1. Diaclasas o juntas

Las diaclasas juegan un papel importante en las fallas de materiales residuales, en particular en el

maicillo. Si se encuentran abiertas actúan como conductores de agua y activadores de presiones de poro.

Por lo general, se encuentran más abiertas en la superficie que a profundidad. El agua al pasar a través

de la diaclasa produce meteorización de sus paredes, formando arena o arcilla que forma superficies de

debilidad. Adicionalmente, el agua que viaja a lo largo de las diaclasas puede llevar arcilla en suspensión

que es depositada en ellas y las discontinuidades se hacen muy peligrosas si se encuentran rellenas de

arcilla. Las superficies de falla pueden coincidir con una diaclasa o puede comprender varias familias de

diaclasas diferentes formando bloques deslizantes.

Maicillo % Fino Wl IP Gs Cerro Bellavista Valparaíso Sn/dato 24 7 2,8

Autopista PK 23,170-23,200 36 38 13 2,84

Autopista PK 27,580-27,755

37 30 3 2,82

Memoria PK 42,225 (Terraplén)

24 25 8 2,53

Memoria PK 42,580 (Terraplén)

25 27 7 2,51

Memoria PK 47,980 (Terraplén) 33 33 12 2,51

Memoria PK 48,360 (Terraplén) 33 34 10 2,60

Memoria PK 48,640 (Terraplén)

33 29 9 2,63

Memoria PK 48,700 (Terraplén)

25 30 10 2,55

Memoria PK 47,095 (Terraplén)

48 54 23 2,64

Memoria PK 48,900 (Terraplén) 30 34 7 2,63

23

2. Foliaciones

Foliación, lineación y otras texturas metamórficas son producto de la orientación preferencial de los

cristales dado por la dirección de las fuerzas compresionales, que son responsables de la cristalización y

recristalización ocurrida y son superficies de baja cohesión y por las cuales las rocas se pueden partir.

Este fenómeno produce direcciones de debilidad muy similares a diaclasas, pero menos separadas y

pueden inducir el desmoronamiento de los suelos al momento de moverse, produciéndose flujos secos

del material desintegrado.

3. Fallas

Su influencia en los problemas de taludes en materiales residuales pueden definirse sí: Producen una

zona de debilidad varios metros a lado y lado y en el caso de fallas de gran magnitud, de varios

centenares de metros en dirección normal a éstas. En algunos casos las fallas son verdaderas familias de

fallas. El material fracturado a lado y lado de la falla puede producir zonas inestables dentro de la

formación estable. Los planos de falla a su vez pueden estar rellenos de arcilla o completamente

meteorizados, formando superficies débiles muy peligrosas. Es común que un deslizamiento esté

directamente relacionado con la presencia de una falla geológica

4. Intrusiones

A veces los deslizamientos son generados por la presencia de intrusiones de materiales más permeables

que traen su efecto en el régimen de aguas. Las diferencias en el grado de cristalización y el tamaño de

los cristales también afectan la estabilidad de los taludes en rocas ígneas y metamórficas.

2.3.4 Deslizamientos y remociones en masa asociados a la presencia de Maicillo.

2.3.4.1 Deslizamientos en Viña del Mar y Valparaíso

En estas ciudades los deslizamientos y las remociones en masa son fenómenos de común ocurrencia,

pudiendo citar como ejemplo los años 1982, 1986, 1987, 1992, 2001 y 2002 donde algunos de estos

tuvieron víctimas fatales. En estos eventos, la sola presencia del maicillo no ha sido la única causante,

sino más bien la conjugación de éste con variables como la lluvia y en particular, la acción antrópica,

como el incorrecto diseño de obras de contención y de estabilidad de pendientes, la falta absoluta de

éstas, la disposición de cañerías o cámaras de alcantarillado que presentan filtraciones o la disposición

24

de rellenos mal asentados como base de construcciones.

El maicillo resulta muy vulnerable a la erosión hídrica; por otra parte, estas laderas se caracterizan por

fuertes pendientes (de hasta 45°). Estos dos factor es inciden como una condición de inestabilidad

natural. Sobre esta característica se agregan otros factores de inestabilidad de origen antrópico como lo

son el corte y relleno de laderas para la construcción de calles y viviendas.

El corte de laderas aumenta la pendiente, y por lo tanto su inestabilidad. Mientras que, la disposición de

rellenos sin medidas para resguardar un ángulo de talud seguro o la construcción de muros de

contención adecuados, hacen de estos materiales un suelo inestable (Foto 2.1).

Las lluvias intensas y prolongadas constituyen un factor desencadenante de estos procesos ya que al

infiltrar el agua aumenta la masa y la presión de poros del terreno, con lo que disminuye el ángulo de

fricción interna del material. Esto se traduce en una pérdida de resistencia al cizalle de éste, facilitando la

generación de un plano de ruptura a través del cual colapse el material. Las posibles filtraciones desde

cañerías o cámaras de alcantarillado, incrementarían la infiltración de agua al material.

Una adecuada recomendación geológica, permitiría que estos fenómenos, de un alto costo material y que

han significado la pérdida de vidas, sean posibles de evitar en un futuro próximo.

25

Foto 2.1: Esquema explicativo de deslizamiento en Cerro La Cruz (Rauld, 2002).

Foto 2.2: Deslizamiento en el Troncal Sur del ingreso a Viña.

En la foto a la izquierda se observa el escarpe y coronamiento con el avance de los trabajos de aterrazamiento en la parte superior del deslizamiento (Fernández, 2002). A la derecha, trabajos

concluidos (2006).

26

2.3.4.2 Remociones en masa en el sector costero, Región del BíoBío.

En el año 2005, en la provincia de Concepción se generaron remociones en masa por lluvias torrenciales,

las que dejaron cuantiosos daños y cinco víctimas fatales, repitiéndose nuevamente el año 2006. Estas

afectaron diversos sectores de la VIII Región del BioBío, particularmente de las provincias de Concepción

y Arauco, y causaron la muerte de 10 personas, además de diversos y cuantiosos daños a viviendas y a

la propiedad pública, como caminos y vía férrea.

El principal factor pasivo o latente que causa las remociones en masa en la zona es la extensiva

presencia de un relieve con una potente cubierta de maicillo cuyo espesor varía entre 2 a 8 m. En

consecuencia, las lluvias intensas en cortos períodos de tiempo actúan como factores desencadenantes

de los procesos de remociones en masa, al incrementar aceleradamente la saturación de los suelos y su

pérdida de cohesión. Los deslizamientos, además, están potenciados por intervención antrópica,

principalmente, al inducir el ser humano pequeñas canalizaciones descontroladas de las aguas de

escurrimiento superficial. El 25 de junio de 2005 y el 11 de julio de 2006, ocurrieron fuertes temporales de

lluvia que afectaron con particular crudeza el sector occidental de la Región del Biobío.

En ambas oportunidades se produjeron deslizamientos de las laderas de los cerros de las diversas

ciudades del sector, como consecuencia de los cuales hubo 15 personas fallecidas, miles de

damnificados y miles de viviendas con daños de diversa consideración.

27

3. DESCRIPCIÓN DE LAS AREAS DE ESTUDIO.

3.1 Unidades Geológicas del Área de Estudio

El área de estudio corresponde a lomajes y pequeños cerros que fueron intervenidos durante la

construcción de la Autopista, del Pacífico confeccionando las trincheras y desmontes necesarios para la

obra, generando taludes que presentan periódicamente derrumbes, deslizamientos y remociones en

masa las características climáticas asociadas a las buenas condiciones de drenaje favorecen la

meteorización, desarrollándose está en distintos grados. Así, la meteorización reflejada en estos taludes

corresponde a la de su antigua morfología, observándose en ellos una meteorización diferenciada que

corresponde a las áreas que se encontraban más expuestas a la acción exógena antes de la

intervención.

Los puntos elegidos para este estudio (ver Figura 3.1) son parte del antes descrito batolito Jurásico

Medio, descritas por Gana y Wall (1996), con edades cercanas a los 160 Ma, que incluyen una serie de

cuerpos de litología variable entre gabros y leucogranitos con distribución zonada en sentido oeste-este.

La mayor parte constituyen plutones heterogéneos o compuestos donde se pueden repetir litologías, pero

el predominio litológico de unas sobre otras definen una asociación cartográficamente identificable.

Además de las rocas plutónicas, un rasgo característico de la zona de estudio son las terrazas de

abrasión presentes.(QTt). Son de edad Plioceno(?)- Pleistoceno, correspondiendo a unidades

morfológicas de erosión marina, labradas sobre intrusivos paleozoicos y jurásicos y formaciones

sedimentarias terciarias (Tn, TQpa), preservadas en la zona costera, a cotas variables entre los 40 y 550

m s.n.m. Dentro de este grupo se incluyen terrazas de abrasión sin cubierta sedimentaria, terrazas con

una cubierta de arenas cuarzosas, posiblemente marinas, y terrazas con cubierta aluvial. Hospedan

placeres auríferos (e.g., Mina Colina de Oro), arenas silíceas y feldespato (Mina El Membrillo).

Las unidades involucradas en este trabajo corresponden a las unidades Laguna Verde (Jlv), Peñuelas

(Jpgb, Jpg, Jp), Sauce (Js) y Limache (Jlg, Jlt), las que se presentan en forma consecutiva en el perfil de

la Figura 3.2, donde de oeste a este, el orden de estas es la siguiente: Jlv, Jp y Js ya definidas.

Las principales características de estas unidades son:

28

Unidad Laguna Verde (Jlv):

Las rocas de esta unidad ubicada en las cercanías de Valparaíso corresponden a anfibolitas,

ortoanfibolitas, gneises anfibólicos, dioritas y monzodioritas foliadas y gabros. Son rocas color gris oscuro

a medio, grano medio a fino, con frecuente foliación magmática y en parte dinámica (gnéisica y

milonítica). Texturas que varían desde granoblástica poligonal hasta inequigranular seriada, formada por

hornblenda y plagioclasa suborientada paralelamente. Esta unidad intruye ortogneises y plutones del

Paleozoico, dando origen a zonas bandeadas y enclaves magmáticos. Presenta contactos gradacionales

o a través de zonas de mezcla con la Unidad Sauce, del Jurásico y está profusamente atravesada por

filones lamprofíricos y cuarcíferos. Para estas rocas se he determinado una edad U-Pb en circones de

160-163 Ma (Godoy y Loske, 1988), muy de acuerdo con edades K-Ar de 159±4 Ma (biotita) y de 161±5

Ma (anfíbola) (Gana y Tosdal, 1996). Edades Rb-Sr y K-Ar provenientes de trabajos anteriores se

encuentran entre 155±92 a 167±3 Ma.

Unidad Peñuelas (Jp):

Esta unidad intrusiva se ubica al este de la Unidad Sauce, con la cual presenta una variación litológica

gradual, tendiente al predominio de tonalitas de hornblenda-biotita y monzonitas cuarcíferas, con dioritas,

gabros, granitos y granodioritas de hornblenda-biotita en forma subordinada. Está constituida por

plutones alongados de gran extensión areal, variable entre 42 y 16 km. De longitud, al norte de la

localidad de Melipilla, y plutones menores dispersos hacia el sur. Se caracterizan por su gran variedad

textural, localmente gnéisicas, así como por sus abundantes inclusiones básicas alargadas y enjambres

de diques dioríticos, graníticos y aplíticos que la atraviesan. Intruyen a granitoides paleozoicos. Son rocas

calcoalcalinas, metaluminosas a moderadamente peraluminosas, derivadas de rocas preexistentes

(Gana, 1996). Edades en anfíbola de 129±8 Ma (Gana y Wall, 1996). y en biotita en el intervalo 152-165

Ma, con edad promedio de 158±4 Ma, considerándose esta como la mejor edad mínima para esta unidad,

muy cercana a la determinada para la Unidad Sauce y levemente más joven que para la Unidad Laguna

Verde.

Unidad Sauce (Js):

Corresponden a rocas que cristalizaron a partir de porciones poco diferenciadas de magma jurásico.

Formada por un plutón complejo, bandeado, compuesto por dioritas cuarcíferas de piroxeno-anfíbola-

biotita, con tonalitas de anfíbola-biotita y gabros subordinados. Son rocas calcoalcalinas, metaluminosas,

de color gris oscuro a medio, de grano fino a medio, que muestran frecuentes texturas de desequilibrio

29

mineral y zonas de foliación magmática y dinámica. Se relaciona tectónicamente, con intrusivos del

Paleozoico y por medio de contactos gradacionales o zonas de mezcla con la Unidad Laguna Verde,

ubicada al oeste y con la Unidad Peñuelas hacia el este. Datos barométricos indican que la diorita

cuarcífera datada por U-Pb (Gana y Tosdal, 1996) cristalizó a una presión de 4,1-5,4 kbar,

correspondiente a 14-19 Km. de profundidad. Edades K-Ar en biotita en el intervalo 155-157 Ma (Gana y

Wall, 1996), en anfíbola 157± 5 Ma (Gana y Wall, 1996); U-Pb en circones 157 ± 3 (Gana y Tosdal,

1996).

Unidad Limache (Jlt, Jlg)

Consiste principalmente en plutones tonalíticos y granodioríticos de anfíbola-biotita, con monzogranitos

subordinados, de composición calcoalcalina de potasio intermedio, metaluminosa. Contiene menos de

1% en volumen de inclusiones microdioríticas, subredondeadas, no orientadas. Sus afloramientos se

distribuyen en forma continua por 55 km. en direcciones nor-noroeste, entre las localidades de Quilpué y

Curacaví, y como los plutones aislados al sur de esta última. Sus contactos son gradacionales con

plutones de la Unidad Peñuelas, y están intruídos hacia el oriente, por granitoides de la Unidad Lliu-Lliu,

de edad jurásica inferida por si relación intrusiva en las secuencias fosilíferas del Lias. Enclaves

metamórficos de la cobertura volcánica jurásica, indican que el techo del intrusivo alcanzó niveles

someros de la corteza. Edades K-Ar en biotita en el intervalo 150-165 Ma (Gana y Wall, 1996); en

anfíbola 161±4 Ma (Gana y Wall, 1996); isocrona Rb-Sr en roca total; 173±28 Ma. (Hervé et al, 1988); U-

Pb en circones 158±1 (Gana y Tosdal, 1996).

Tanto la Unidad Sauce como la Unidad Limache poseen características texturales y relaciones de

contacto que sugieren niveles de emplazamiento probablemente medios en la corteza superior, por lo

tanto, es posible que las edades K-Ar se encuentren muy próximas a la edad de cristalización de estos

plutones. Los datos U-Pb confirman esta interpretación. En general, la Unidad Limache parece haberse

emplazado entre los 156 y 161 Ma., contemporáneamente con la mayoría de las otras unidades

plutónicas jurásicas del área. Hospedan mineralización vetiforme de oro, oro-cobre y cobre, fierro-oro en

forma subordinada.

30

Figura 3.1: Mapa geológico del área de estudio. Se indica la posición de los tres puntos de interés a analizar en el presente trabajo (Gana y Wall, 1996).

31

Figura 3.2: Perfil geológico de las unidades intrusivas estudiadas (Gana y Wall, 1996).

32

3.2 Placilla (Km. 98, Ruta 68).

El talud estudiado se encuentra paralelo a la Ruta 68 en la salida a un camino local a la altura de la

comuna de Placilla. En esta zona, el talud tiene orientaciones N03°E/54°W, N11°E/55°W y N18°E/57°W,

mientras que en un camino casi perpendicular a éste hay otro corte de camino con orientación

N55°W/81°S. La altura del talud principal es aproxi madamente de 20 mts.

3.2.1 Litología y Grado de Meteorización.

La unidad que aflora aquí es la Unidad Sauce (Js; Gana y Wall, 1996), correspondiente a una diorita

cuarcífera de biotita y anfíbola, holocristalina equigranular, panidiomórfica fanerítica. Su tamaño de grano

es grueso, de estructura homogénea, con fábrica planar, de color mesocrático (Foto 3.1). La roca sana

tiene una alta resistencia estimada (~100 MPa, ver , página A-viii) por su respuesta al martilleo (sonido

metálico).

La roca meteorizada se observa rica en biotitas, muchas de ellas transformándose a muscovita,

encontrándose húmeda y disgregable con la mano (Foto 3.2) determinándose que el grado de

meteorización en general se encuentra entre III-V (según ISRM 1981, ver , página A-viii),

transformándose el macizo rocoso en suelo, pero sin llegar a ser este un suelo residual, ya que conserva

la estructura original de la roca.

A medida que el grado de meteorización aumenta hacia superficie, la composición y resistencia de la

roca cambian: aumenta la presencia de biotitas, arcillas y óxidos de hierro y la resistencia estimada a la

compresión simple, está entre R1-R3 (ISRM, 1981, ver , página A-viii), es decir, pasa de roca muy blanda

(1-25 MPa) a moderadamente dura (25-50 MPa). Asociado a esto, se calcula para el sector sur que es el

más meteorizado un GSI entre 20-40, mientras que en el área menos meteorizada el GSI calculado es de

40-50 (ver , página A-ix).

Intruyen al sistema diques aplíticos silicificados cuya potencia va entre 10 y 70 cm., donde por la relación

de corte se concluye que éste es posterior a las vetas de cuarzo, dado que las corta. Asimismo, estos

diques son encontrados tanto en el Km. 100 como en el Km. 105 y son reconocidos en la literatura para

toda el área de estudio (Gana y Wall, 1996.)

33

Foto 3.1: Diorita cuarcífera de biotita y anfíbola. Corresponde a la roca madre ubicada en la base del talud, generadora de los suelos de esta zona.

Caracterizada en estado fresco por su alta resistencia y sonido de campana al martilleo.

Foto 3.2: Izquierda, diorita cuarcífera fresca encontrada en la base del perfil en el sector de Placilla. Derecha, grado de meteorización (III) de roca madre.

Se observa cierto grado de foliación en forma local dada tanto por la meteorización como por los filosilicatos.

34

3.2.1.1 Perfil de Meteorización

En esta zona es posible distinguir dos horizontes de suelo (A, C) y roca fresca o roca madre.

Horizonte A: Material disgregable, De color rojizo, con presencia de raíces y bioturbación; predomina la

materia orgánica. Su espesor varía lateralmente pero tiene un promedio de 70 cms. El tamaño de grano

de esta capa es principalmente de Limo-Arena con alto contenido de finos de baja plasticidad, con mayor

cantidad de limos que arcilla (alta velocidad de depositación y bajo tiempo de amasado).

Horizonte B: No se desarrolla.

Horizonte C: Corresponde a la roca alterada, distinguiendo en ella estructuras originales de la roca.

Presenta un mayor porcentaje de biotitas con respecto al horizonte A. El color de este horizonte es

anaranjado claro. Posee pequeña vegetación (arbustillos). El tamaño de grano para esta capa es Arena-

Grava con arcillas,en bajo porcentaje (~1%)

Roca fresca: Ubicada en la base del talud, corresponde a la diorita cuarcífera descrita anteriormente.

Cabe señalar que los diques que cortan este perfil también se encuentran alterados, y preservan muy

bien su estructura.

Foto 3.3: Horizontes de suelo. En esta zona solo se podían distinguir el A y el C, la roca madre no se ve pero este contacto si existe.

35

3.2.2 Estructuras

Presenta alto control estructural evidenciado por la gran cantidad de caída de bloques tipo cuña (Foto

3.4) y desarrollo de grietas de tracción paralelas al talud (Foto 3.5).

Esta zona se encuentra cortada por vetas de cuarzo, reconociéndose dos direcciones preferenciales

(medidos en Dip/Dipdir), una principal y otra secundaria, de orientaciones 30/334 y 63/204

respectivamente, con apertura entre 5 y 200 mm. Estas vetas son cortadas por fallas inversas de largo

20 mts, que presentan como relleno óxidos de hierro y arcillas (Foto 3.6).

Existen deslizamientos asociados a estructuras. Hay deslizamientos en los planos de los diques aplíticos

(Foto 3.7), mientras que en el camino lateral el plano corresponde a una veta de cuarzo, generando

coluvios (Foto 3.8). Así mismo, se observa al comparar los estereogramas de las Figura 3.3 y la Figura

3.5 que los cuñas que cayeron uno de sus planos corresponde a la dirección de las vetas de cuarzo, y

aparece un plano que no se encuentra entre la de los sets principales, medido en 86/109.

Se determinaron la presencia de 4 sets estructurales, siendo los principales 63/204, 30/334 y 77/236 y un

secundario 59/16 en Dip/Dipdir respectivamente (Figura 3.4).

Foto 3.4: Vista general del talud en Km. 98. Se observan cuñas deslizadas (izquierda), dique aplítico (centro) y el deslizamiento orientado subparalelo

a veta de cuarzo (derecha).

36

Foto 3.5: Grietas de tracción (observadas en azul). Producidas por la descompresión debido al desmonte al construir el talud.

Foto 3.6: Fallas observadas en Km.98. En esta imagen, cortan y desplazan las vetas de cuarzo. La apertura de estas vetas va desde 50 mm a

200 mm.

37

Foto 3.7: Deslizamiento por plano de despegue dado por dique aplítico. Corresponde al sector norte del talud; se destaca en blanco la mayor aparición de éste. A la izquierda,

imagen aumentada del dique, cuya orientación es 36/335

Foto 3.8: Deslizamiento a través del plano generado por veta de cuarzo. Se observan coluvios en la base (ubicado en el camino lateral).

38

Figura 3.3: Estereograma con densidad de polos, tipo y cantidad de estructuras mapeadas en el Km. 98.

Figura 3.4: Estereograma con sets estructurales principales definidos para las estructuras mapeadas en el Km. 98.

39

Figura 3.5: Estereograma con densidad de polos y cantidad de planos que formaron cuñas caidas mapeadas en el Km. 98.

Figura 3.6: Estereograma con principales sets de planos de cuñas caídas mapeadas en el Km. 98.

40

Foto 3.9: Vista panorámica del talud del Km. 98 (Placilla). La orientación del talud es N11°E/55°W y la meteori zación desarrollada corresponde a la de su antigua morfología de lomaje, es decir, hacia la superficie, el grado de meteorización llega a V, mientras que hacia profundidad, el macizo rocoso presenta un grado de meteorización de II a III.

Es posible apreciar las distintas cuñas deslizadas y las vetas de cuarzo.

41

3.2.3 Resultados de Laboratorio.

Los ensayos se realizaron el el Laboratorio de Sólidos y Medios Particulados a cargo del Departamento

de Ingeniería Civil de esta Universidad. Los ensayos efectuados son los de granulometría, peso unitario,

corte directo y medición de rugosidad para los testigos de corte directo.

3.2.3.1 Granulometría

A partir de suelo desarrollado en el horizonte superior de esta zona, (recolectado durante la salida a

terreno del Curso de Geología Aplicada del semestre Otoño 2007), se obtiene el comportamiento

granulométrico del suelo.

Se tomaron 8 Kg. de suelo y se pasaron a través de los tamices, primero hasta la malla de 3/8”, cada

porción de suelo retenido en las distintas mallas fue pesado. El comportamiento granulométrico de la

muestra se observa en el Gráfico 3.1.

Los diámetros característicos obtenidos a partir de la granulometría son D10 = 0,12 mm, D30 = 0,29 mm y

D60 = 0,95 mm mientras que los coeficientes de uniformidad y curvatura obtenidos son CU=7,92 y

CC= 0,74.

Se determina según lo anterior que el suelo corresponde a uno de grano grueso (pasa menos del 10%

por la malla #200) donde más de la mitad de la fracción gruesa es menor que la malla #4 (pasa mas de

un 70%). Como CU> 6 Y C< 3, este suelo clasifica como suelo SW de Arenas Limpias, bien gradadas con

pocos o ningún fino según la Clasificación USCS (ver Anexos C.6).

42

Granulometria 98.300

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Diametro de Particulas [mm]

Por

cent

aje

que

pasa

%

Gráfico 3.1: Distribución del tamaño de grano con respecto con respecto al porcetanje que pasa para el Km 98.

3.2.3.2 Peso unitario con parafina y sifón

Para esta zona, los datos obtenidos son presentados en la Tabla 3.1.Si se analizan estos resultados

como roca, se observa una densidad inferior a la que poseen granitoides intactos (2,6-2,7 g/cm3) mientras

que aquí se observa una densidad de 2,4 g/cm3, radicando principalmente la diferencia entre ambas

rocas en su grado de meteorización.

Si se analizan los resultados como suelo, los suelos muy densos poseen típicamente valores mayores a

18 kN/m3, y este suelo presenta un valor de 24,52 kN/m3, que sobrepasa con soltura dicho valor. Esta es

entonces otra razón más para tratar como roca y no como suelo las muestras obtenidas desde esta zona,

dado que esta propiedad índice básica para la definición de con que se esta trabajando tiene una mayor

cercanía a las rocas que a los suelos.

Otras pruebas de peso unitario se encuentran en este trabajo en Anexos (B.1.2), presentando resultados

similares.

43

Tabla 3.1: Peso unitario para muestra de Placilla (Km. 98). Se hace diferenciación del mismo resultado tratándolo como roca y como un suelo.

3.2.3.3 Ensayos de corte directo

Los ensayos fueron realizados a partir de muestras obtenidas durante las salidas a terreno efectuadas

para esta memoria. Tres ensayos fueron realizados con roca extraída en el camino secundario (1° visita ),

mientras que los otros fueron realizados a roca extraída desde una grieta de tracción, cuyo plano de

discontinuidad corresponde a N65°E/78°E. Los ensayo s efectuados con la roca de la primera visita,

corresponden al peor caso, en particular en muestras saturadas, mientras que en las otras, la

discontinuidad ensayada es el plano definido por la grieta de tracción.

La metodología se definió en base a la necesidad de ensayar las discontinuidades que participan en la

estabilidad del talud estudiado, para lo cual fue necesario crear un protocolo de trabajo (Foto 3.10) dado

que la caja de corte en este laboratorio sólo había sido usada para ensayar suelo. Para ensayar estas

muestras fue necesario utilizar material de relleno que permitiera fijar la roca a la caja, de forma que no

rotara la muestra durante la realización de la prueba. El material a su vez, no debía intervenir en el

cizalle. De esta forma, se eligió fijar las rocas con una mezcla de azufre microgranulado con arena de

relave (Tranque Ovejería) en una proporción de 2:1 el que es fundido para formar la mezcla, esto dado a

que el azufre al enfriarse, solidifica en forma cristalina, entregando así la resistencia suficiente para la

fijación. Dos centímetros antes de llegar al tope de la caja, es necesario rellenar con un material distinto,

que entregue la menor fricción posible al momento de ensayar la roca, y que permitiera ensayar las

discontinuidades en forma cierta. Así, se decidió ocupar arena de relave en los primeros ensayos

realizados, cambiando posteriormente a talco, y volviendo después nuevamente a la arena de relave, que

a la hora de montar la caja de corte, entregaba mayores facilidades de implementación y no interfiere en

los resultados con respecto al talco.

DATOS DE CONFECCION VALOR Densidad de la parafina [g/cm3] D 0,89 Peso Muestra Natural [g] A 199,23 Peso Muestra con Parafina [g] B 204,76 Peso Vaso + agua Desplazada [g] 231,94 Peso del Agua Desplazada [g] C 89,08 Peso vaso [g] 142,86 Peso específico roca [g/cm 3] 2,40 peso unitario suelo (G) [kN/m 3] 23,52

44

Foto 3.10: Metodología de preparación de muestras para ensayos de corte directo definida para este estudio.

El grado de meteorización de las distintas muestras también difiere. Las muestras correspondientes a la

primera visita tienen un grado de meteorización de V, mientras que las de las segunda visita tienen un

grado de III, por lo cual, su resistencia es distinta aún cuando su densidad aún no difiere mucho entre

45

ambas muestras (ver Anexos B.1.2).

En cuanto a los resultados obtenidos a partir de estas pruebas, todos los ensayos muestran un

comportamiento frágil-dúctil o parcialmente frágil con deformaciones elásticas y plásticas (Gráfico 3.5 y

Gráfico 3.6), típico de rocas blandas poco resistentes, discontinuidades rocosas o materiales arcillosos

sobreconsolidados.

Las muestras de la primera visita (Gráfico 3.2) resultan ser claramente menos rígidas y menos resistentes

que las de la segunda visita (Gráfico 3.3), sin embargo, al proseguir el desplazamiento horizontal, la

tensión tangencial movilizada decrece hasta que estos ensayos tienden a converger a la misma tensión

(130 kPa aprox.).

Con respecto a los ensayos realizados con las muestras correspondientes a la segunda visita, estas

muestran una mayor pendiente como máxima tensión tangencial comparadas con las de la primera visita.

De hecho, las resistencias peak son muy superiores a las máximas tensiones tangenciales alcanzadas en

los otros ensayos. Estas muestras, al encontrarse menos meteorizadas presentan un comportamiento

más rígido y mucho más resistente. En cuanto al comportamiento deformacional, al inicio por reajustes

en el aparato de corte puede existir contracción, pero la muestra densa es claramente dilatante, teniendo

que aumentar de volumen al someterla a corte (Gráfico 3.5).

Al inicio de los ensayos se producen contracciones en la muestra, las que sin embargo, son superadas

en un punto desde el cual se produce dilatación. Con suficiente desplazamiento se alcanza un estado a

partir del cual no se observan cambios apreciables de volumen (Gráfico 3.4). Al normalizar el los

resultados del Gráfico 3.5, se obtiene una curva mucho más suavizada, que a su vez, entrega el

comportamiento adimensional de estas muestras. Al plotear τ/σn vs. εh con los ensayos realizados a

carga normal distinta de 0 kPa, destaca el hecho que ante un incremento de la carga normal, la razón de

τ/σn progresivamente decrece, y para una carga normal crítica τ/σn tiende a tomar un valor constante,

cercano a 1 (Gráfico 3.6).

46

Figura 3.7: Ficha de rocas ensayadas en corte directo, con caraga ensayada, orientación y características reconocidas post-ensayo

47

0

50

100

150

200

250

300

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

εεεεh

ττττ [kPa]

227 [kPa] 131 [kPa]

Gráfico 3.2: Resistencia al cizalle vs. desplazamiento unitario horizontal para muestras de la 1º visita. Las pruebas fueron realizadas en condiciones saturadas.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

εεεεh

ττττ [kPa]

94 [kPa] 236 [kPa] 0 [kPa]

Gráfico 3.3: Resistencia al cizalle vs. desplazamiento unitario horizontal para muestras de la 2º visita. Las pruebas fueron realizadas en condiciones no saturadas.

48

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

εεεεh

εεεεv

227 [kPa] 131 [kPa] 94 [kPa] 236 [kPa]

Gráfico 3.4: Deformación Unitaria Vertical vs. Horizontal para muestras del Km. 98.

49

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

εεεεh

ττττ [kPa]

94 [kPa] 236 [kPa] 0 [kPa] 227 [kPa] 131 [kPa]

Gráfico 3.5: Resultados de ensayos de corte para muestras extraídas desde Km. 98

50

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

εεεεh

τ/στ/στ/στ/σn

94 [kPa] 236 [kPa] 227 [kPa] 131 [kPa]

Gráfico 3.6: τ/στ/στ/στ/σn vs εεεεh.

A mayor carga normal, decrece progresivamente el cuociente τ/στ/στ/στ/σn y bajo una carga normal crítica se tiende a un valor constante de τ/στ/στ/στ/σn.

51

Se obtienen los valores peaks y residuales asociados a las distintas cargas normales con las que fueron

ensayadas las rocas (Tabla 3.2), determinándoles su cohesión y ángulo de fricción (Tabla 3.3). Estos

valores son consistentes con la distribución granulométrica de estas muestras, ya que valores típicos

para arenas bien graduadas densas son de φ=45°.

Tabla 3.2: Valores obtenidos para las tensiones normales peaks y residuales para los distintos ensayos tensión normal tensión peak unitaria τ tensión residual unitaria [kPa] [kPa] [kPa]

227 281 214 1º Visita

131 248 130

94 363 175

236 425 274 2º Visita

0,00 293 35

Tabla 3.3: Cohesión y ángulos de fricción obtenidos a partir de los ensayos de corte.

Los valores asociados a la 1° visita son calculados a partir del modelo de Mohr-Coulomb, mientras que los de la segunda visita sigue el modelo bilineal de Patton.

C 205 [kPa] Peak φ 19 ° C 15 [kPa]

1º V

ISIT

A

Residual φ 41 ° C 323 [kPa]

Peak 1 φ 24 ° C 109 [kPa] Residual

1 φ 35 ° C 293 [kPa] Peak 2 φ 37 ° C 35 [kPa]

2º V

ISIT

A

Residual 2 φ 56 °

Las muestras pertenecientes a la primera visita muestran comportamiento de discontinuidad plana, al

igual que la muestra ensayada a 236 kPa, mientras que las otras muestran un patrón de discontinuidad

rugosa.

52

Al graficar la resistencia al corte de las muestras, se puede diferenciar el comportamiento de las rocas

extraídas desde de la primera visita vs. las extraídas de la segunda visita, donde las primeras

corresponden a discontinuidades planas dado que se rigen por la expresión de Mohr-Coulomb.

Gráfico 3.7: Determinación de parámetros resistentes c y φ de las discontinuidades para las rocas ensayadas en corte directo.

Arriba, muestras provenientes de la 1° visita; aba jo, muestras provenientes de la segunda visita.

53

Al analizar el resultado anterior (Gráfico 3.7) se observa que lo esperable es que las pendientes

asociadas a las envolventes de ruptura de la resistencia residual sean menores que las de la resistencia

peak, sucediendo en este caso todo lo contrario. Obtener ángulos de fricción mayores con las

resistencias residuales revela la acción de otras variables en el resultado.

Al final de cada ensayo, se procedió al desmonte de la probeta y a la extracción de los moldes. En su

interior, desde la zona cizallada, se encontró el plano cizallado cubierto por arenas gruesas (maicillo)

provenientes del plano ensayado, al que bajo el cizalle se le separaron partículas de la roca. De esta

forma, la hipótesis más probable que justifica este comportamiento anómalo de las envolventes de

resistencia residual es que éstas corresponden a las resistencias del material disgregado, que

proporciona una mayor oposición al cizalle, y por ende, aumentan el ángulo de fricción.

Así, los valores obtenidos para la cohesión y el ángulo de fricción son sólo válidos para el caso peak,

correspondiendo estos a c = 205 kPa con φ = 19° para el caso saturado, mientras que para el caso no

saturado, la cohesión es aproximadamente de c = 300 kPa con φ = 36°, ambos casos calculados a partir

del gráfico antes mencionado.

3.2.4 Determinación de la rugosidad.

Se determinó la rugosidad de las muestras ensayadas mediante moldes hechos con plasticina nivelada,

de forma que al obtener el contramolde, éste fuera con respecto al plano cizallado. Así, se obtienen los

distintos perfiles que muestran el grado de rugosidad con que cuentan las muestras. Los resultados

obtenidos por este método para los perfiles paralelos al cizalle son mostrados en la Figura 3.8, mientras

que los perfiles perpendiculares a la dirección del cizalle corresponden a los de la Figura 3.9 .

Para determinar el ángulo i se calculó el ángulo entre la horizontal y la longitud de onda promedio de los

perfiles de rugosidad. Dichos valores son presentados en la Tabla 3.4

Tabla 3.4: Ángulos de rugosidad de muestras ensayadas. Se calcularon a partir de los perfiles de rugosidad paralela y perpendicular a la dirección de cizalle (Figura

3.8 y Figura 3.9 respectivamente)

Nº ensayo Ángulo i Paralelo

Ángulo i Perpendicular

1 10º 4º 2 3º 5º 3 15º 7º 4 4º 15º 6 4º 10º

54

Los perfiles 1, 2 y 3 representan las muestras no saturadas de roca con grado de meteorización III,

mientras que las muestras 4 y 6 representan a las rocas con grado de meteorización V que fueron

ensayadas saturadas. Según los resultados, la muestra 2 corresponde a una discontinuidad plana, que

de hecho, es paralela a la grieta de tracción, corroborando el hecho que la discontinuidad ensayada en

corte directo corresponde a ésta y no a otra para los ensayos 1, 2 y 3. Todas las demás muestran cierto

grado de rugosidad, destacando entre éstas la alta rugosidad de 1 y 3, mientras las demás muestran en

los perfiles paralelos a la dirección de cizalle un patrón más suave.

Al analizar los perfiles perpendiculares a la dirección del cizalle (Figura 3.9) destaca que las rocas 4 y 6

presentan alta rugosidad, por lo cual, la dirección escogida para cizallar la roca sí es la contraria a la

máxima rugosidad.

A partir de los resultados, es posible identificar al perfil 2 como el de una estructura y no como rugosidad

propia de la roca. Para los demás casos, el orden de la rugosidad se encuentra entre 3º-15º. Como la

rugosidad depende de la dirección en que se ensaya la roca, se resuelve considerar como ángulo de

rugosidad i el promedio de estos. Así, el ángulo de rugosidad para estas rocas es de 9°. Asimismo, la

rugosida no se ve afectada por la saturación a la que fuero sometidos algunas de las muestras, dado que

en ambos grupos se observa el mismo rango.

55

Figura 3.8: Perfiles de rugosidad para los testigos de los ensayos de corte directo. La flecha indica la dirección de cizalle para la placa inferior de la caja de corte.

56

Figura 3.9: Perfiles de rugosidad para los testigos de los ensayos de corte directo. La flecha indica la dirección de cizalle.

57

3.2.5 Análisis de Estabilidad

Según la información obtenida a partir de terreno y de laboratorio, se reconocen inestabilidades

generadas tanto por la baja resistencia de las rocas estudiadas como por el dominio estructural presente

en esta zona. De esta forma, la estabilidad del talud se ve comprometida por la existencia de

deslizamientos tanto en plano como en cuña.

Figura 3.10: Estereograma con los principales sets estructurales en el Km. 98. El plano 1 corresponde al talud. Se observa que los planos involucrados en deslizamientos de cuñas son

los pares de sets 2-3, 2-5. 3-7, 5-7.

Utilizando el programa SWEDGE 3.0, se determinó con los valores de c y φ residuales entregados por los

ensayos laboratorio que tanto en los casos no saturado como saturado, ocurren estas inestabilidades

bajo presencia de agua y/o sismicidad. Se utilizó como coeficiente sísmico un valor de 0.15 que según la

literatura es el apropiado (Flores, R. 2006), ya que antes se calculaba para toda altura con un coeficiente

sísmico de 0,10 de manera que se consideraba el efecto de látigo que experimentan construcciones

menores en el extremo superior de un edificio. Las teorías modernas y la experiencia dejada por los

terremotos recientes demuestran que ese coeficiente es demasiado bajo y es la razón de los daños en

estanques sobre el techo, situación observada en varios terremotos chilenos. Ashford et al (1997)

establece que en taludes, las máximas amplificaciones se asocian con ciertas razones entre la altura del

58

talud y la longitud de ondas sísmicas incidentes. Modelamientos en taludes de suelo sugieren razones de

0,2 para mayores amplificaciones. Por lo tanto, se decidió utilizar 0,2 por ser más conservador.

Dado que los parámetros obtenidos de laboratorio son sólo la cohesión y el ángulo de fricción para las

envolventes de las resistencias peak, con estos parámetros se trabajó. Así, en el caso de los planos 2 y 3

que definen cuñas, con grietas de tracción de 0,6 m, el factor de seguridad calculado es de 4,87 (Figura

3.11).

En el caso de los planos 2 y 5 con grietas de tensión de 0,6 m, el factor de seguridad es de 3,69 (Figura

3.12).

Para las cuñas formadas con los planos 3-7 y 5-7, los factores de seguridad son muy altos (44,16 y

15,96) con grietas de tracción de 0,01 y 15 m respectivamente. Los valores de las grietas de tracción

corresponden a las que generan los mínimos factores de seguridad en todos los casos. Todos los

cálculos fueron hechos considerando la presencia de agua, con un coeficiente de 1 g/cm3.

Figura 3.11: Imagen de cuña formada por planos 2 y 3 para Km. 98.

59

Figura 3.12: Imagen de cuña formada por planos 2 y 3 para Km. 98.

3.3 Km. 100.8, Ruta 68.

Los taludes estudiados se encuentran a ambos costados de la Ruta 68 entre el Km. 100 y el Km. 100.8.

El talud ubicado al costado de la ruta con sentido hacia Santiago tiene orientaciones N61°E/57°E,

mientras que en el costado de la autopista que va hacia Valparaíso tiene orientaciones N19°E/61°W y

N09°E/35°W, siendo la altura estimada en ambos talu des de 20 mts.

3.3.1 Litología y Grado de Meteorización.

La unidad que aflora aquí es la Unidad Peñuelas (Jp; Gana y Wall, 1996), correspondiente a una tonalita

de biotita, holocristalina inequigranular, panidiomórfica fanerítica. El tamaño de grano es grueso, con

cristales de euhedrales a subhedrales, tiene estructura homogénea, con fábrica planar, con índice de

color leucocrático (Foto 3.11). La roca sana es de alta resistencia estimada (~100 MPa, ver , página A-viii)

por su respuesta al martilleo. En particular, las biotitas aquí dominan como único mineral oscuro, y el

tamaño de estas varía entre 1-15 mm. Destaca en el área la presencia de enclaves máficos de tamaño

promedio 30 cm., evidenciando la mezcla de magmas existente durante el emplazamiento del plutón. Al

igual que en las otras dos áreas de estudio, se observan intrusiones de diques aplíticos, de potencia

promedio de 15 cm. (Foto 3.12).

60

La roca meteorizada se observa rica en biotitas, con algunas transformándose a muscovita, siendo

disgregable con la mano (Foto 3.11), determinándose que el grado de meteorización en general se

encuentra entre IV-VI (según ISRM 1981, ver , página A-viii), transformándose el macizo rocoso en gran

parte del área en suelo residual. La resistencia estimada está entre R0 a R2 (ISRM, 1981, , página A-viii),

es decir, pasa de roca muy blanda (0,5-1,0 MPa) a roca blanda (5-25 MPa). Se calcula un rango de GSI

para la zona entre 55 asociada a R2, 45 asociada a R1 y de 30 asociada a R0 (ver , página A-ix).

Foto 3.11: Izquierda, tonalita de biotita; a la derecha, grado de meteorización (V) en suelos del Km.100. Se observa la completa meteorización del macizo rocoso de tonalita de biotita (izquierda), desintegrable

con la mano (derecha).

Foto 3.12: Izquierda, presencia de enclaves máficos, evidenciando mezcla de magmas. Derecha, dique aplítico.

61

3.3.2 Estructuras.

Debido al alto grado de meteorización del macizo rocoso en el talud del camino que va a Valparaíso, el

desarrollo de saprolito y suelo residual ha causado deslizamientos en toda el área, además de caídas y

deslizamientos de árboles y coluvios. Existen asimismo, antecedentes de deslizamientos anteriores

(Agosto 2001), todos asociados a suelo.

Esta zona presenta control estructural asociado a diaclasas y lineamientos locales observados en

terreno, existiendo caídas de bloques asociadas a estas estructuras (Foto 3.13 y Figura 3.13). Los

principales sets de diaclasas presentan orientaciones medidas en Dip/Dipdir de 44/331, 81/138, 68/291

respectivamente.

Se determinó por tanto la existencia de 6 sets estructurales, siendo los principales 75/206, 74/331, 81/45,

y los secundarios 68/291, 81/138 y 72/159 en Dip/Dipdir respectivamente (Figura 3.14).

Asimismo, se plotearon los planos de los bloques caídos, y se determinaron 4 direcciones principales,

donde tres son distintas de los sets estructurales definidos para las estructuras (Figura 3.16 y Figura

3.17). Se puede interpretar esto como nuevas estructuras desarrolladas en esta zona, distintas a las

propias del macizo rocoso parental, ya que el saprolito granítico puede desarrollar nuevas estructuras,

además de heredar y mantener las propias de la roca madre.

Foto 3.13: Sets de diaclasas principales en el Km.100

62

Figura 3.13: Estereograma con densidad de polos, tipo, y cantidad de estructuras mapeadas en el Km.100.

Figura 3.14: Estereograma con sets estructurales principales definidos para las estructuras mapeadas en el Km. 100

63

Figura 3.15: Estereograma con densidad de polos, para planos de cuñas caídas mapeadas en el Km.100.

Figura 3.16: Estereograma con sets de planos de cuñas caídas mapeadas en el Km. 100

64

Foto 3.14: Vista general de la zona. A la izquierda, el grado de meteorización corresponde a V (saprolito), ya que conserva estructuras heredadas del macizo rocoso, mientras hacia

la base del talud existen coluvios y desarrollo de suelo residual. Se observan destacadas en blanco, árboles caídos y deslizados a partir de la intensa meteorización del área.

65

3.3.3 Resultados de Laboratorio.

3.3.3.1 Granulometría

Se tomaron 1,5 Kg. de muestra y se pasaron a través de los distintos tamices hasta la malla de 3/8”,

siendo pesada cada porción de suelo retenido en las distintas mallas.

Los diámetros característicos obtenidos a partir de la granulometría son D10 = 0,3 mm, D30 = 1,8 mm y D60

= 5 mm mientras que los coeficientes de uniformidad y curvatura obtenidos son CU=16,67 y CC= 2,16.

Se determina según lo anterior que el suelo corresponde a uno de grano grueso (pasa menos del 10%

por la malla #200) donde más de la mitad de la fracción gruesa es menor que la malla #4 (pasa más de

un 50%). Como CU> 6 Y C< 3, este suelo clasifica como suelo SW de Arenas Limpias, bien gradadas con

gravas y con pocos o ningún fino según la Clasificación USCS (ver Anexos C.6)

Granulometria 100.800

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

0,0 0,1 1,0 10,0 100,0

Diametro de Particulas [mm]

Porcentaje que pasa %

Gráfico 3.8: Distribución del tamaño de grano en función del porcentaje que pasa para el Km. 100.

66

3.3.3.2 Limite Líquido, Limite Plástico e Índice de Plasticidad.

El límite líquido calculado para este suelo fue de 28,80 (ver Anexos B.2.2)

Limite Liquido Km 100.800 y = -0,0568x + 28,884

R2 = 0,9776

26,80

27,00

27,20

27,40

27,60

27,80

28,00

28,20

28,40

1 10 100

Nº de Golpes, N

Con

teni

do d

e H

umed

ad

Gráfico 3.9: Límite líquido para suelos del Km. 100

En cuanto al limite plástico, no es posible calcularlo, por tanto, el Indice de Plasticidad (IP) se considera

nulo, es decir, este suelo clasifica como No Plástico (NP). Este resultado es razonable, considerando que

el suelo ensayado es granular y que el porcentaje de finos es casi nulo (2% aprox.).

3.3.3.3 Peso unitario con parafina y sifón

De igual forma que para el Km. 98, se observa para el peso unitario (Tabla 3.5) una mayor afinidad a la

condición de roca que a la condición de suelo, ya que los granitoides intactos poseen típicamente valores

entre 2,6-2,7 g/cm3 mientras que aquí se observa una densidad de 2,2 g/cm3. Igualmente, suelos muy

densos poseen típicamente valores mayores a 18 kN/m3, y este suelo presenta un valor de 21,46 kN/m3,

que sobrepasa con soltura dicho parámetro.

Se concluye que la muestra corresponde a un granitoide de menor peso unitario debido al grado de

meteorización que presenta. Sin perjuicio de lo anterior, se observa en el área el desarrollo de suelo

residual a partir del macizo rocoso existente.

67

Tabla 3.5: Peso unitario para muestra del Km. 100. Se hace diferenciación del mismo resultado tratándolo como roca y como un suelo.

3.4 Km. 105.4, Ruta 68.

El talud estudiado está localizado en la salida a Atravieso Santos Ossa de la Ruta 68, en el Km. 105 de

esta autopista. Aquí, el talud tiene orientación N53°W/53°W con una altura máxima promedio estimada de

20 mts.

3.4.1 Litología y Grado de Meteorización.

La unidad que aflora aquí es la Unidad Limache (Jlt), correspondiendo a una tonalita de hornblenda y

biotita (Foto 3.15), holocristalina inequigranular, panidiomórfica fanerítica. Su tamaño de grano es grueso,

con cristales de euhedrales a subhedrales, de estructura homogénea, con fábrica planar, con índice de

color mesocrático. Dentro de la mineralogía de esta área, destaca que las biotitas son de tamaño variable

(1 – 30 mm.), predominando las de mayor tamaño (Foto 3.16); presentando cierto grado de alineación,

entregándole a la roca una baja esquistosidad. De alta resistencia estimada (~100 MPa, ver Anexos C.2 )

por su respuesta al martilleo (sonido de campana).

La roca meteorizada no es posible disgregarla con la mano en la base del talud, sin embargo, el grado de

meteorización aumenta hacia la parte superior del talud reconocido por la ocurrencia de un deslizamiento

por falla circular. Presenta en la base del talud meteorización esferoidal del macizo rocoso. Además,

presenta biotitas transformándose a muscovita causada por la meteorización del macizo. Así, el grado de

meteorización en general se encuentra entre II-V (según ISRM 1981, ver , página C.1). La resistencia

estimada está entre R0 a R4 (ISRM, 1981, , página C.2), es decir, pasa de roca extremadamente blanda

(0,5-1,0 MPa) a roca dura (5-25 MPa), aunque en general, la zona tiene una resistencia estimada a la

compresión simple de R2, es decir, moderadamente dura (25-50 MPa). Así, se calcula un rango de GSI

promedio de asociada a R1 de 65, de 50 asociada a R2, 60 asociada a R3 y de 70 asociada a R4 (ver ,

DATOS DE CONFECCION VALOR Densidad de la parafina [g/cm3] D 0,89 Peso Muestra Natural [g] A 209,42 Peso Muestra con Parafina [g] B 214,69 Peso Vaso + agua Desplazada [g] 244,33 Peso del Agua Desplazada [g] C 101,47 Peso vaso [g] 142,86 Peso específico roca [g/cm 3] 2,2 peso unitario suelo (G) [kN/m 3] 21,46

68

Anexos C.3).

Intruye al área dique aplítico reconocido también en las otras dos zonas, con una potencia estimada de

1 m, muy fracturado, presentado tres sets de diaclasas claramente identificables (vertical, diagonal,

horizontal). El grado de meteorización de este dique está entre III y IV y presenta una baja resistencia

estimada a la compresión simple (5-25 MPa). El macizo rocoso también se encuentra intruído por vetas

de cuarzo, las que contienen grandes hornblendas euhedrales (5-10 mm) (Foto 3.16).

Foto 3.15: Tonalita de hornblenda y biotita.

Foto 3.16: Izquierda, biotita de gran tamaño (50 mm). Derecha hornblendas de gran tamaño también (20 mm) presentes en las vetas de cuarzo.

69

3.4.2 Estructuras

El área corresponde a un talud alto en roca con zonas muy meteorizadas; muchas diaclasas y vetillas y

algunas fallas. Sin embargo, para el macizo rocoso no existe control estructural asociado, ya que las

estructuras observadas (vetas, fallas, sets de diaclasas y lineamientos) no presentan en conjunto

direcciones preferenciales (Figura 3.17). Los sets de diaclasas principales son tres, cuyas direcciones

corresponden a vertical, diagonal y horizontal, siendo el vertical el de mayor relevancia, identificadas

como diaclasas largas y planas subhorizontales hacia el talud.

Presenta deslizamiento por falla circular en la parte superior del talud, consistente con la ausencia de

control estructural asociado a la inestabilidad, dado por el comportamiento isotrópico del macizo rocoso.

Las dimensiones del deslizamiento son de 32 m. de largo por 10 m. de alto, estimando unos 1000 m3 de

material deslizado por la falla circular (Foto 3.18).

El dique aplítico sí presenta control estructural, reconociendo en él claramente las tres direcciones

preferenciales mencionadas anteriormente y dado su alto grado de meteorización genera pequeños

bloques que caen de él.

Foto 3.17: Estructuras presentes en Km. 105. Dique aplitico destacado en negro; vetas de cuarzo destacadas en blanco.

70

Figura 3.17: Estereograma con densidad de polos, tipo, y cantidad de estructuras mapeadas en el

Km.105.

71

Foto 3.18: Panorámica de talud en Km. 105. Es posible observar deslizamiento por falla circular en la parte superior del talud.

72

3.4.3 Resultados de Laboratorio.

3.4.3.1 Granulometría

Se tomaron 3,6 Kg. de muestra y se pasaron a través de los tamices, primero hasta la malla de 3/8”,

siendo pesada cada porción de suelo retenido en las distintas mallas.

Los diámetros característicos obtenidos a partir de la granulometría son D10 = 0,6 mm, D30 = 2,8 mm y

D60 = 15 mm mientras que los coeficientes de uniformidad y curvatura obtenidos son CU=25 y CC= 0,87.

Se determina según lo anterior que el suelo corresponde a uno de grano grueso (pasa menos del 10%

por la malla #200) donde más de la mitad de la fracción gruesa es mayor a la malla #4 (pasa menos de

un 70%). Como CU> 6 Y Cc< 3, este suelo clasifica como suelo GW de Gravas Limpias, bien gradadas,

mezclas de gravas y arenas con pocos o ningún fino según la Clasificación USCS (ver Anexos C.6).

Granulometria 105.400

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

0,0 0,1 1,0 10,0 100,0

Diametro de Particulas [mm]

Por

cent

aje

que

pasa

%

Gráfico 3.10: Distribución del tamaño de grano con respecto con respecto al porcetanje que pasa para el Km 105.

73

3.4.3.2 Limite Líquido, Limite Plástico e Índice de Plasticidad.

El límite líquido calculado para este suelo fue de 25,97 (ver Anexos B.3.2).

Limite Liquido Km 105.400 y = -0,0822x + 26,084

R2 = 0,8858

23,20

23,40

23,60

23,80

24,00

24,20

24,40

24,60

24,80

1 10 100

Nº de Golpes, N

Con

teni

do d

e H

umed

ad

En cuanto al limite plástico, no es posible calcularlo, por tanto, el Indice de Plasticidad (IP) se considera

nulo, es decir, este suelo clasifica como No Plástico (NP). Este resultado es razonable, considerando que

el suelo ensayado es granular y que el porcentaje de finos es casi nulo (0,6% aprox.)

3.4.3.3 Peso unitario con parafina y sifón

Los datos presentados en la Tabla 3.6 al analizarlos como suelo, entregan una densidad inferior a la que

poseen granitoides intactos (2,6-2,7 g/cm3) mientras que aquí se observa una densidad de 2,2 g/cm3,

radicando principalmente la diferencia entre ambas rocas en su grado de meteorización.

Al analizar estos resultados como suelo, los suelos muy densos poseen típicamente valores mayores a

18 kN/m3, y este suelo presenta un valor de 21,46 kN/m3, que sobrepasa con soltura dicho parámetro, por

lo cual corresponde la muestra a una roca y no a un suelo, sin embargo, en terreno se observó el

desarrollo de suelo residual a partir del macizo rocoso existente.

74

Tabla 3.6: Peso unitario para muestra del Km. 105. Se hace diferenciación del mismo resultado tratándolo como roca y como un suelo.

3.5 Unidades Geológicas Geotécnicas.

Los tres puntos estudiados presentan diferencias en su comportamiento geotécnico, dados los distintos

tipos de deslizamientos observados, las distintas estructuras incidentes y principalmente, la variable

cantidad de biotitas existentes en las tres zonas, dadas éstas por su litología. Es por esto, que en base a

la caracterización petrográfica, grado de meteorización y estructuras se construye la , que presenta las

principales características a considerar para definir estas unidades geológico-geotécnicas.

Al analizar estos datos en conjunto, se observa la correlación existente entre el porcentaje de biotitas, el

tamaño de éstas y el grado de meteorización observado en terreno. Las rocas que presentan menor

grado de meteorización son a su vez, las que presentan mayor control estructural en los deslizamientos

(Km. 98), mientras que las que contienen la mayor cantidad de biotitas, que coincide con ser también las

de mayor tamaño, tiene ocurrencia de falla circular, la que implica la isotropía de las estructuras

presentes, llevando a la ausencia de control estructural en el Km. 105.

Otro factor a considerar es el tipo de estructuras que trabaja en los distintos tipos de deslizamientos. En

el Km. 98, las principales estructuras que condicionan las caídas en cuña son las vetas de cuarzo; en el

Km. 100 son los sets de diaclasas en el saprolito, mientras que en el suelo residual no existe control

estructural y en el Km. 105, no existe control estructural asociado a la falla circular, aún cuando hay

presencia de vetas de cuarzo y la calidad del saprolito es mejor que en el Km. 100, con menor desarrollo

de suelo residual.

Los plutones tienen edades similares, por lo cual, no es ésta una característica determinante en el grado

de meteorización.

DATOS DE CONFECCION VALOR Densidad de la parafina [g/cm3] D 0,89 Peso Muestra Natural [g] A 258,71 Peso Muestra con Parafina [g] B 263,88 Peso Vaso + agua Desplazada [g] 246,52 Peso del Agua Desplazada [g] C 103,66 Peso vaso [g] 142,86 Peso específico roca [g/cm 3] 2,64 peso unitario suelo (G) [kN/m 3] 25,87

75

Tabla 3.7: Resumen de características geológicas de importancia para definición de unidades geológicas geotécnicas.

Grado meteorización

GSI % biotitas Tamaño biotitas (mm)

Unidad litológica

Clasificación USCS

Tipo de deslizamientos presentes

III IV V

25 35 45

15% 0,5-2

UNIDAD SAUCE: diorita cuarcífera de biotita y hornblenda

SW de Arenas Limpias, bien gradadas, con pocos o ningún fino

Cuñas (III y IV) Grietas de tracción (III)

IV VI

55 45 30

30% 1-15

UNIDAD PEÑUELAS: tonalita de biotitas

SW de Arenas Limpias, bien gradadas, con pocos o ningún fino

Deslizamientos de masa (VI) Caídas de árboles (VI) Coluvios (V)

II III IV V

65 50 60 70

50% 1-30

UNIDAD LIMACHE: tonalita de biotita y hornblenda

GW de Gravas Limpias, bien gradadas, mixtas de gravas y arena con pocos o ningún fino

Falla circular (IV)

Según lo anterior, es posible diferenciar para cada grupo litológico, al menos tres unidades geotécnicas,

basados en el grado de meteorización que estos presentan y por ende, en su distinto valor de GSI.

76

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES.

3.6 Discusión

Suárez (2002) señala que en suelos de origen ígneo-metamórfico generalmente hay un solo perfil con

suelo en la superficie, luego el saprolito y finalmente las rocas alterada y sana. Las rocas ígneas

intrusivas ácidas (con gran contenido de cuarzo) como el granito, forman perfiles profundos generalmente

arenoarcillosos, mientras que las rocas ígneas básicas (poco cuarzo) forman perfiles menos profundos y

más arcillosos.

El esqueleto característico de los saprolitos graníticos está reflejado en el análisis del tamaño de

partículas de los suelos residuales, principalmente en el bajo porcentaje de fracción fina. Los saprolitos

graníticos preservan la estructura original del granito. Según Begonha (2002), este tipo de suelos tiene

como productos finales gibbsita y caolinita en baja cantidad, por lo que esta mineralogía secundaria no

genera plasticidad en los saprolitos y geotécnicamente no exhiben plasticidad. Dado que el IP de estas

rocas es No Plástico (NP) y acorde al sistema de Clasificación Unificado de Suelos (USCS), estos suelos

clasifican como Arenas Limpias, bien gradadas, con gravas y con pocos o ningún fino (Unidad Sauce y

Peñuelas) y como Gravas Limpias, bien gradadas, con gravas y con pocos o ningún fino (Unidad

Limache), lo cual es concordante con su IP nulo.

Al observar el comportamiento de las rocas en el ensayo de corte, todas, excepto la ensayada a 236 kPa

corresponden a discontinuidades rugosas, pero el comportamiento de la roca ensayada a carga normal

de 0 kPa refleja un comportamiento frágil. Con respecto al resto, las muestras saturadas presentan un

comportamiento asociado a discontinuidades planas no siendo esto último cierto, dado que el análisis de

su rugosidad demuestra lo contrario, por lo cual, es la saturación de las muestras la que, además de

disminuir la resistencia de éstas, facilita la falla de éstas en planos, suavizando las rugosidades

existentes en las discontinuidades.

Se determinó la cohesión de las rocas del Km. 98 para las muestras saturadas como para las no

saturadas, donde las primeras siguen el modelo de Mohr-Coulomb (lineal). En el caso lineal se obtiene un

ángulo de fricción interna mayor el el caso residual que en el caso peak, se ha determinado que el ángulo

de fricción interna obtenido a través de los residuales debe ser menor que el obtenido por los peaks. La

hipótesis más probable es que el material disgregado producto del cizalle en los ensayos de corte directo

puede interferir en los resultados, entregando una mayor ángulo de fricción residual aparente, ya que

77

aumenta el grado de fricción durante el ensayo una vez que ya se ha alcanzado la rotura en las rocas

ensayas, de forma tal que actúa como traba de los bloques el maicillo suelto en la discontinuidad

ensayada, aumentado la resistencia aparente de la roca. Se recomienda por tanto que en este tipo de

ensayos no se considere el valor peak de la resistencia residual obtenido como fiable, dado que esta

sobreestimado por la resistencia que entrega el material suelto en la discontinuidad ensayada.

La resistencia al cizalle de suelos graníticos descompuestos suele variar significativamente en un mismo

lugar, dependiendo de la distribución del tamaño de grano, grado de meteorización y composición de la

roca parental. El comportamiento al cizalle de los suelos descompuestos graníticos in situ son

principalmente influenciados por el grado de meteorización siendo afectado primeramente por el

contenido de agua, el peso unitario seco y el contenido de agregados finos. Dependiendo de cuan

meteorizados se encuentren los suelos graníticos no perturbados pueden llegar a ser estos suelos de

blandos a duros.

La proximidad entre los tres tipos de afloramientos en estudio sugiere que las diferencias climáticas y el

tiempo de exposición a la meteorización no son variables que afecten en el diferente grado de

meteorización de estas rocas ígneas. White et al. (2001) indica que la meteorización mineral depende

del movimiento de los reactantes y los productos en los fluidos, que es controlado por la conductividad

hidráulica de las rocas. Un entendimiento de la tasa diferencial de meteorización requiere de considerar

los factores que controlan la permeabilidad en el ambiente natural de meteorización, como las

características de fractura, composición mineralógica y disposición.

Otro punto a considerar es el grado de rugosidad que presentan las rocas graníticas y sus saprolitos

graníticos. Estas rocas son típicamente muy rugosas, y dado que la geometría de la rugosidad influye en

el tamaño y en la distribución de las áreas de contacto durante el cizalle, es considerada como la más

importante condición geométrica de borde para explicar la resistencia al cizalle que presentan las rocas.

En adición, el tamaño, forma y distribución espacial de las áreas de daño dependen de la dirección de

cizalle, el grado y distribución del stress y del desplazamiento horizontal.

Mosquera et al (2000) indica que la conductividad de la matriz en granitos se debe a la permeabilidad

transgranular asociada con microfracturas que cortan a través de los bordes de granos y permeabilidad

interganular ocurriendo a lo largo del contacto entre granos. Es decir, ante una mayor fracturación, la

circulación de los fluidos meteóricos se ve facilitada.

El transporte de fluidos también puede ocurrir por la permeabilidad asociada a la porosidad intergranular

interna. Los cristales de plagioclasa forman cadenas unidas de granos formadas durante las etapas

78

tempranas de la cristalización mágmática, que puede generar una red de conductos que permite el

ingreso de aguas meteóricas a la matriz. Estados iniciales de meteorización química de las rocas igneas

estudiadas pueden haber sido controladas por la permeabilidad primaria producida por fracturación tanto

macroscópica como microscópica.

Los perfiles de meteorización de granitos son a menudo encontrados en condiciones parcialmente

saturadas. Si el suelo es subsecuentemente saturado o si el contenido de agua incrementa

drásticamente, la resistencia al cizalle final puede depender del tipo de arcilla presente en el suelo. En

este caso, la más probable sea caolinita, junto con la halloysita en menor cantidad, dado que en general

la mayor proporción de mineral que influencia en el comportamiento de las rocas estudiadas es éste.

Se determinó en laboratorio que la resistencia de las rocas al encontrarse en estado de saturación

decrece en forma considerable en comparación a la condición de no saturada, razón por la cual el

mineral de arcilla más probable de encontrar en estos saprolitos graníticos es la halloysita o la

montmorillonita, los que al encontrarse húmedo el suelo, puede decrecer en forma importante su

resistencia al cizalle. Dado que la tasa anual de precipitaciones que es en promedio de 660 mm para la

zona, con lluvias principalmente entre Abril y Septiembre, es éste el periodo crítico para gatillar

deslizamientos y caídas de bloques ya que corresponde al periodo de saturación para las áreas en

estudio.

79

3.7 Conclusiones.

Las rocas estudiadas corresponden a granitoides del Batolito de la Costa, con edades similares (156-161

Ma.) pertenecientes al Jurásico. Su petrografía corresponde a dioritas cuarcíferas de biotita y

hornblendas (Km. 98), tonalitas de biotita (Km. 100) y tonalitas de biotita y hornblendas (Km.105).

Tanto el grado de meteorización como la resistencia de estas rocas se encuentran relacionados a la

litología presente en el área de estudio, donde el aumento de biotitas (filosilicatos) condiciona el máximo

grado de meteorización para estos plutones de edades similares.

Las rocas del Km. 98, contienen un porcentaje de biotitas del 15%, son pequeñas (0,5-1mm) y su grado

de meteorización está entre II y V; el control estructural es fuerte en ellas, principalmente dominado por

vetas de cuarzo que intruyen al sistema, tanto como el dique aplítico cuyo grado de meteorización

también es alto (IV-V). En estas condiciones, el tipo de deslizamiento a ocurrir son caídas de cuñas, cuyo

despegue es dado por grietas de tracción desarrolladas en el macizo rocoso.

El Km. 100 contiene un mayor porcentaje de biotitas (30%), su tamaño tiene un rango de 1-15mm y el

grado de meteorización se encuentra entre V-VI. El desarrollo de suelo residual implica la perdida de

estructuras heredadas desde la roca madre, lo que causa que en esa área no existan deslizamientos

asociados a control estructural, sin embargo, sí se observan caídas de bloques generados por los

sistemas de diaclasas que actúan en el saprolito.

En el Km. 105, aún cuando existen vetas de cuarzo y los diques aplíticos intruyendo el sistema, no hay

deslizamientos asociados a control estructural. Las biotitas corresponden al 50% del saprolito, son de

gran tamaño (1-30mm), y se encuentran levemente alineadas, de manera tal que se observa cierto grado

de esquistosidad en el saprolito; el grado de meteorización determinado para esta área es de II a V, pero

aún cuando hay estructuras presentes, se encuentran distribuidas de manera isótropa, lo que contesta la

ocurrencia de deslizamiento por falla circular, a la que se le estima un volumen de 1000 m3. Las biotitas

que aquí actúan son heredadas de la roca madre y su abundancia viene dada por la litología que

presenta y no por neoformación.

Se recomienda para futuros estudios realizar ensayos de corte a distintas cargas normales, distintas

velocidades, distintas condiciones (saturada- no saturada) y considerar dos muestras de roca a ensayar

por cada discontinuidad, de manera tal de contar con dos ensayos de corte en iguales condiciones,

rotando la muestra en la caja de corte en 90°, de forma de poder determinar cuales son las

80

direcciones de máxima rugosidad que posee la discontinuidad estudiada, dado que esta propiedad es

determinante al momento de evaluar por donde fallará el macizo rocoso en caso que ocurra éste. Otra

consideración de importancia es reconocer que es lo que se esta ensayando al leer los resultados de los

ensayos de corte directo en este tipo de material, en particular, no considerar como válidos los valores

entregados por la envlvente de falla de la resistencia residual en el gráfico de τ vs σ.

Es necesario realizar mapeos geológicos-geotécnicos acuciosos, en particular para los parámetros de

grado de meteorización, estructuras presentes, rugosidad, apertura, relleno éstas y condición de agua ya

que estas variables son las que determinan que material es el que falla, y de que manera lo hará en caso

que sea factible.

81

4. BIBLIOGRAFÍA

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A. TEORÍA SOBRE LOS ENSAYOS

DE LABORATORIO REALIZADOS .

A-ii

A.1 Análisis Granulométrico

A través de este tipo de ensayos se determina la proporción relativa de peso del los diferentes tamaños

de granos, definidos por las aberturas de mallas utilizadas, de forma cuantitativa la distribución de

partículas del suelo de acuerdo a su tamaño.

Esto se lleva a cabo mediante el uso de mallas de distinto tamaño a través de las cuales va pasando el

material más pequeño, proceso conocido como tamizaje.

A partir de la curva de distribución granulométrica, se pueden obtener diámetros característicos tales

como D10, D30, D60. El diámetro D se refiere al tamaño de partículas y el subíndice denota el porcentaje

de material que pasa. El diámetro D10 también es conocido como diámetro efectivo de suelo.

Una indicación de la variación o rango del tamaño de los granos presentes en una muestra se obtiene

mediante el coeficiente de uniformidad CU, utilizado en la Clasificación Unificada de Suelos, USCS, el que

está definido como: 10

60

D

DCU = .

Existe otro parámetro llamado coeficiente de curvatura CC, el cual mide la forma de la curva entre el D60

y el D10 , definiéndose de la siguiente manera: 6010

230

DD

DCC ⋅

= .

A.2 Índice de Plasticidad

Los Límites de Atterberg dividen el comportamiento de suelo en función de su contenido de agua, en

cuatro estados: Sólido, Semi-sólido, Plástico y Líquido y entregan una medición del grado de plasticidad

de un suelo fino. La Norma chilena 1517/I Of. 1979 define estos límites denominados de Atterberg como

- Límite Líquido (LL): humedad de un sueo remoldeado, límite entre los estados líquido y plástico,

expresado en porcentaje.

- Límite Plástico (LP): humedad de un suelo remoldeado, límite entre los estados plástico y

semisólido, expresado en porcentaje.

A-iii

Además, se define el Índice de Plasticidad (IP) como la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico

(IP= LL - LP).

A.3 Peso Unitario

El peso específico (G) se determina en laboratorio basado en el principio de Arquímedes, midiendo el

volumen que ocupa una muestra con peso conocido por desplazamiento de un volumen de líquido en un

recipiente lleno de agua y previamente tasado, en este caso, un sifón. La parafina es ocupada para

impermeabilizar la muestra y evitar así que en esta cambie su estado de humedad. La unidad utilizada es

[g/cm3].

A.4 Resistencia al Corte.

El ensayo determina la resistencia al corte peak y residual en discontinuidades en función de los

esfuerzos normales aplicados sobre el plano, y consiste en aplicar esfuerzos tangenciales a una muestra

de roca que contiene la discontinuidad a ensayar hasta provocar el desplazamiento relativo entre las dos

partes. Las muestras provenientes de rellenos de falla o de rocas de baja resistencia en donde se prevé

la falla por corte de la roca intacta, se estudian de manera similar al generar el corte a través de un

bloque unitario o núcleo del material intacto. La carga normal aplicada, σn, permanece constante a lo

largo del ensayo. A partir de los datos de esfuerzos y desplazamientos producidos se obtienen los

parámetros resistentes c y φ de la discontinuidad, tanto de los valores peak como de los residuales.

Aunque la resistencia al corte de la roca intacta puede obtenerse a partir de ensayos triaxiales, se

prefiere el ensayo de corte directo ya que simula con mayor exactitud las condiciones de esfuerzo

utilizadas en los análisis de estabilidad de taludes.

Las relaciones resultantes entre los esfuerzos normales y de corte pueden analizarse estadísticamente y

conducir a ecuaciones matemáticas lineales o potenciales, tales como:

t = c + σ tan f (lineal) t = K σ m (potencial)

donde :

t : resistencia al corte

c : Cohesión

σ : esfuerzo normal

f : ángulo de fricción

A-iv

K, m : Parámetros de la curva de potencia que relacionan los esfuerzos normales con los de corte.

Comúnmente se utiliza el comportamiento lineal debido a que los valores del ángulo de fricción y la

cohesión son fáciles de relacionar con los problemas de campo y porque ha sido el método más

aceptado por muchas décadas. Sin embargo, el comportamiento potencial ajustado se considera más

representativo de la resistencia al corte a lo largo de las superficies de fractura. A bajas cargas normales,

comunes en los problemas de estabilidad de taludes, la superficie de fractura superior tiende a cabalgar

sobre las irregularidades de la superficie inferior. Cuando la carga normal incrementa, se presenta el

corte de estas irregularidades. La relación potencial resultante muestra una curva muy pendiente para

bajos niveles de esfuerzo normal que tiende a cero para una carga normal nula, en lugar de un intercepto

de cohesión matemáticamente definido tal como lo plantea el modelo lineal. Este modelo conlleva una

sobrestimación de la resistencia al corte utilizable para bajos esfuerzos normales; para un rango limitado

de dichos esfuerzos, el ajuste lineal es un estimador razonable de la resistencia al corte. A causa de la

falta de linearidad potencial de la curva de resistencia al corte, es importante realizar los ensayos de corte

en el rango previsto de esfuerzos normales.

A.4.1 Procedimiento

El aparato () consiste en una caja de corte desmontable en dos mitades donde se introduce la muestra

conteniendo el plano de discontinuidad, haciéndolo coincidir con la unión de las dos mitades de la caja.

La muestra se fija con mortero o con una resina. La superficie a ensayar debe estar colocada paralela a

la dirección de aplicación de la fuerza de cizalle, será de preferencia cuadrada y con un área mínima de

2500mm2. Las partes superior e inferior de la caja deben estar separadas para permitir la contracción

vertical de la discontinuidad al ser cargada normalmente.

El plano de discontinuidad debe tener la mínima alteración posible, manteniendo las condiciones

naturales que presenta el macizo rocoso (humedad, rugosidad, etc.). La altura de cada una de las dos

partes de la muestra separada por la discontinuidad debe ser ≥0,2L, siendo L la longitud del lado de la

muestra.

Una vez introducida la muestra en la caja de corte, se aplican esfuerzos normales, perpendiculares a la

superficie de discontinuidad, hasta el valor deseado; se aplica entonces una fuerza tangencial, hidráulica

o mecánicamente, sobre los laterales de la caja de corte hasta conseguir el desplazamiento por corte a lo

largo del plano.

A-v

Figura A.1: Dibujo esquemático de caja de corte directo

A.4.2 Resultados obtenidos en el ensayo.

La resistencia al cortante es generalmente, menor en el suelo que en el saprolito o en la roca, pero las

formaciones residuales tienen generalmente, superficies de discontinuidad equivalentes a superficies de

debilidad de baja resistencia que facilitan la posibilidad de movimientos. Es común que la resistencia al

cortante sea menor a lo largo de las discontinuidades heredadas, que en la matriz del material residual y

se reportan casos en los cuales la resistencia a lo largo de la discontinuidad puede ser muy pequeña,

comparada con la resistencia a través del suelo en sí, especialmente cuando las discontinuidades se

encuentran rellenas.

Según Massey y Pang (1988) el comportamiento y la resistencia al corte de los materiales son una

función de:

a. La naturaleza de la roca original.

b. La mineralogía y microfábrica derivada de los procesos de meteorización física y química.

c. El grado de saturación y los cambios inducidos por modificaciones del contenido de humedad.

d. La presencia, orientación, espaciamiento, persistencia e imperfecciones de las discontinuidades

heredadas, junto con la naturaleza de los rellenos o coberturas.

e. La presencia, forma y distribución de material de roca menos meteorizada en forma de bloques o

bandas dentro de la matriz más fuertemente meteorizada. Tiene gran importancia en el comportamiento

de un talud el efecto de la presión de poros a lo largo de contactos de materiales diferentes, zonas de

A-vi

mayor permeabilidad y discontinuidades heredadas.

La resistencia al corte disminuye por acción de dos efectos:

1. La disminución de los esfuerzos efectivos de acuerdo al principio de Coulomb.

2. La separación de las superficies a lado y lado de la discontinuidad, debidas a movimientos de

compresión elastoplástica de los materiales, por acción de la fuerza diferencial generada por la presión

de poros "preferencial" a lo largo de la discontinuidad. Al aumentar la presión de poros la discontinuidad

tiende a separarse y la resistencia al corte disminuye.

A.4.3 Consideración con respecto a la escala.

La escala de ensayo, es decir, el tamaño de la muestra ensayada, influye en los resultados obtenidos,

denominado efecto escala. La resistencia al corte de las discontinuidades depende principalmente de la

rugosidad y ondulación de los planos, y por lo tanto, del área ensayada. En laboratorio se ensaya sólo

una pequeña porción de la discontinuidad, mientras que los ensayos in situ pueden considerar la

rugosidad a mayor escala. El efecto de la escala sobre la resistencia al corte es mayor cuanto mayor es

la rugosidad, y disminuye al aumentar la escala del ensayo. Lo anterior es válido si los esfuerzos

normales son bajos y se permite la abertura o dilatancia de la discontinuidad durante el ensayo; si no se

permite, la influencia de la escala es menor. La resistencia al corte seca disminuye con el aumento del

área ensayada. Para estructuras rellenas con material arcilloso, el efecto escala puede llegar a ser nulo.

A.4.4 Determinación de la rugosidad.

La rugosidad de un plano de discontinuidad determina su resistencia al corte. A mayor rugosidad mayor

es la resistencia. La presencia de irregularidades dificulta el movimiento durante los procesos de

deslizamiento tangencial por corte a favor de las discontinuidades.

La ondulación y las rugosidades en los planos pueden controlar las posibles direcciones de

desplazamiento, y definen la resistencia al corte para las distintas direcciones: la resistencia puede ser

muy variable según la dirección de movimiento coincida con la de las rugosidades o sea, transversal a

ella.

Patton (1966) demostró que el desplazamiento por cizalle en superficies dentadas ocurre como resultado

de la superficie superior moviéndose sobre la inferior (), produciendo un aumento de volumen en el

A-vii

espécimen (dilatancia). De esa forma, la situación queda representada por la siguiente ecuación,

donde φb es el ángulo de fricción básico de la superficie, y i es el ángulo de la cara dentada. Este modelo

bilineal refleja la gran importancia que tiene en el comportamiento geomecánico de las discontinuidades

el ángulo i; de hecho, la descripción y medida de la rugosidad tiene como principal finalidad la estimación

de la resistencia al corte de los planos (). El valor de φpeak suele estar comprendido entre el rango de 30°

a 70°; el ángulo φb suele oscilar entre 20° y 40° y el ángulo i puede variar entre 0° y 40°.

A-viii

Figura A.2: Criterio bilineal de Patton (1966). Este considera la influencia del ángulo de rugosidad en la resistencia al corte de la discontinuidad.

Figura A.3: Envolventes de falla bilineales para múltiples superficies inclinadas (Patton, 1966).

A-ix

B. DATOS DE LABORATORIO

A-x

B.1 Datos Placilla (Km 98).

B.1.1 Tablas de datos de Corte Directo

Figura B.1: Resultados de ensayo de corte directo n°1.

A-xi

Figura B.2: Resultados de ensayo de corte directo n°2.

A-xii

Figura B.3: Resultados de ensayo de corte directo n°3.

A-xiii

Figura B.4: Resultados de ensayo de corte directo n°4.

A-xiv

Figura B.5: Resultados de ensayo de corte directo n°6.

A-xv

B.1.2 Peso Unitario

DATOS DE CONFECCION ensayo

1 ensayo

2 ensayo

3 ensayo

4 ensayo

5 ensayo

6 Densidad de la parafina [g/cm3] 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89

Peso Muestra Natural [g] 325,12 1118,86 278,47 278,47 325,12 278,47

Peso Muestra con Parafina [g] 331,43 1133,48 283,63 283,63 331,43 283,63 Peso Vaso + agua Desplazada [g] 324,34 485,55 302,80 302,8 324,34 302,8

Peso Vaso [g] 182,73 182,69 182,69 182,69 182,73 182,69

Peso del Agua Desplazada [g] 141,61 477,26 120,11 120,11 141,61 120,11

Peso Unitario 2,42 2,43 2,44 2,44 2,42 2,44

B.1.3 Contenido de Humedad Placilla (Km. 98).

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

ensayo 1 ensayo 2 ensayo 3 ensayo 4 ensayo 5 ensayo 6

Cap + S.Hum [g] 320,14 255,22 320,14 255,22 320,14 320,14

Cap. + S.Seco [g] 308,58 176,94 308,58 176,94 308,58 308,58

Capsula [g] 73,25 73,29 73,25 73,29 73,25 73,25

Agua [g] 11,56 78,28 11,56 78,28 11,56 11,56

S.Seco [g] 235,33 103,65 235,33 103,65 235,33 235,33

Humedad % 4,91 75,52 4,91 75,52 4,91 4,91

A-xvi

B.2 Tablas Km. 100.

B.2.1 Granulometría

TAMIZ Diámetro Pesos % % Nº [mm] [g] Retenido que pasa

2 1/2´´ 63,0 0 0,00 100,000 2´´ 50,0 0 0,00 100,000

1 1/2´´ 37,5 0 0,00 100,000 1´´ 25,0 0 0,00 100,000

3/4´´ 19,0 78 5,18 94,821 1/2´´ 12,5 158 10,49 84,329 3/8´´ 9,5 136 9,03 75,299

4 4,75 320 21,25 54,050 8 2,36 278 18,46 35,591 10 2,00 46 3,05 32,537 30 0,600 250 16,60 15,936 40 0,425 52 3,45 12,483 50 0,300 40 2,66 9,827

100 0,150 68 4,52 5,312 200 0,075 48 3,19 2,125

Material Diámetro Pesos

[mm] [g] Sobre 3´´ 75,0 0 Sobre 3/8´´ 9,5 372 Bajo 3/8´´ 9,5 1134 Total 1506

B.2.2 Limite Líquido

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO KM 100,800 N°Puntos 1 2 3 4 5 N° Cápsula 45 97 46 86 16 Numero de Golpes 11 16 30 34 32 Peso Suelo Húmedo + Cápsula [g] 26,25 25,5 29,17 31,61 30,69 Peso Suelo Seco + Cápsula [g] 22,97 22,57 25,48 27,34 26,77 Peso Cápsula [g] 11,37 12,09 11,93 11,55 12,21 Peso Suelo Seco [g] 11,6 10,48 13,55 15,79 14,56 Peso Agua [g] 3,28 2,93 3,69 4,27 3,92 Contenido de Humedad, % 28,28 27,96 27,23 27,04 26,92 Limite Liquido ,L.L.% 28,80

A-xvii

B.3 Tablas Km. 105.

B.3.1 Granulometría

TAMIZ Diámetro Pesos % % Nº [mm] [g] Retenido que pasa

2 ½´´ 63,0 0 0,00 100,000 2´´ 50,0 554 15,32 84,679

1 ½´´ 37,5 168 4,65 80,033 1´´ 25,0 86 2,38 77,655 ¾´´ 19,0 374 10,34 67,312 ½´´ 12,5 340 9,40 57,909 3/8´´ 9,5 204 5,64 52,268

4 4,75 412 11,39 40,874 8 2,36 518 14,33 26,549 10 2,00 106 2,93 23,617 30 0,600 466 12,89 10,730 40 0,425 98 2,71 8,020 50 0,300 76 2,10 5,918

100 0,150 122 3,37 2,544 200 0,075 68 1,88 0,664

Material Diámetro Pesos

[mm] [g] Sobre 3´´ 75,0 8510 Sobre 3/8´´ 9,5 1726 Bajo 3/8´´ 9,5 1890 Total 3616

B.3.2 Limite Líquido

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO KM 105,400 N°Puntos 1 2 3 4 5 N° Cápsula 90 82 8 68 67 Numero de Golpes 18 16 24 22 31 Peso Suelo Húmedo + Cápsula [g] 27,89 25,92 28 28,33 28,7 Peso Suelo Seco + Cápsula [g] 24,8 23,11 24,81 22,85 25,41 Peso Cápsula [g] 12,18 12,12 11,7 12,42 11,37 Peso Suelo Seco [g] 12,62 10,99 13,11 10,43 14,04 Peso Agua [g] 3,09 2,81 3,19 5,48 3,29 Contenido de Humedad, % 24,48 25,57 24,33 52,54 23,43 Limite Liquido ,L.L % 25,97

C-xviii

C. TABLAS DE CLASIFICACIÓN

C-xix

C.1 Grado de meteorización de las rocas (ISRM, 1981 ).

Grado Denominación Criterio de Denominación

I Roca sana o fresca La roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos de discontinuidad

II Roca ligeramente meteorizada

La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de decoloración La roca puede estar decolorada en la pared de las diaclasas pero no es notorio que la pared sea más débil que la roca sana

III Roca moderadamente meteorizada

La roca está decolorada en la pared. La meteorización empieza a penetrar hacia el interior de la roca desde las discontinuidades. El material es notablemente más débil en la pared que en la roca sana. Material débil <50% del total.

IV Roca meteorizada o muy meteorizada

Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.

V

Roca completamente meteorizada

Todo el material está descompuesto y/o transformado en suelo. La estructura original de la roca se conserva.

VI Suelo residual

La roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material permanece “in situ” y existe un cambio de volumen importante.

C-xx

C.2 Estimación aproximada y clasificación de la res istencia a

compresión simple de suelos y rocas a partir de índ ices de

campo (ISRM, 1981).

Clase Descripción Identificación del Campo

Aproximación al rango de resistencia de

compresión simple (MPa).

S1 Arcilla muy blanda El puño penetra fácilmente varios cm. < 0,025

S2 Arcilla débil El dedo penetra fácilmente varios cm. 0,025-0,05

S3 Arcilla firme Se necesita una pequeña presión para hincar el dedo 0,05-0,1

S4 Arcilla rígida Se necesita una fuerte presión para hincar el dado

0,1-0,25

S5 Arcilla muy rígida Con cierta presión puede marcarse con la uña 0,25-0,5

S6 Arcilla dura Se marca con dificultad al presionar con la uña

> 0,5

R0 Roca extremadamente blanda Se puede marcar con la uña 0,25-1,0

R1 Roca muy blanda La roca se desmenuza al golpear con la punta del martillo. Con una navaja se talla fácilmente.

1,0-5,0

R2 Roca blanda Se talla con dificultad con una navaja. Al golpear con la punta del producen pequeñas marcas

5,0-25

R3 Roca moderadamente dura

No puede tallarse con la navaja. Puede fracturase con un golpe fuerte de martillo.

25-50

R4 Roca dura Se requiere de más de un golpe con el martillo para fracturarla.

50-100

R5 Roca muy dura Se requieren muchos golpes con el martillo para fracturarla.

100-250

R6 Roca extremadamente dura

Al golpearlo con el martillo sólo saltan esquirlas.

> 250

C-xxi

C.3 Estimación del índice GSI en base a descripcion es geológicas

(Hoek y Brown, 1997).

C-xxii

C.4 Escala de Rugosidad para Discontinuidades (ISRM , 1981).

C-xxiii

C.5 Perfiles de Rugosidad para el cálculo del JRC ( Barton y

Choubey, 1977).

C-xxiv

C.6 Sistema de Clasificación Unificada de Suelos, USCS, de A.

Casagrande