UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA "CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO-FLUJO YANACOLP A EN EL DISTRITO DE PAROBAMBA, PROVINCIA DE POMABAMBA, REGIÓN ANCASH" PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO GEOLÓGO CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 2016 UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA "CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO-FLUJO YANACOLPA EN EL DISTRITO DE PARO BAMBA, PROVINCIA DE POMABAMBA, REGIÓN ANCASH." PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO GEOLÓGO Bach. Cristhian G. RENATO UMERES CÁCERES (ASESOR) UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA "CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO-FLUJO YANACOLPA EN EL DISTRITO DE PARO BAMBA, PROVINCIA DE POMABAMBA, REGIÓN ANCASH." PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO GEOLÓGO 1 DR. JUAN FRANCIS ' OREAN O SEGOVIA (PRESIDENTE) DR. WALTER UMERES RIVEROS (SECRETARIO) CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA DEDICATORIA Quiero dedicar esta tesis a mis padres Martha y Edgardo por haber creído en que el saber a través de la educación puede cambiar la vida de las personas, por sus enormes sacrificios, paciencia y amor. Que esta tesis sea un pequeño reconocimiento a su sacrificio. Gracias por haberme enseñado a ser siempre fiel en el amor a Dios y al prójimo. Finalmente, a Yanina gracias por acompañarme en este largo camino, eres el pequeño motor que me alentó siempre a seguir adelante, en estos 7 años hemos crecido juntos, gracias por todo. Cristhian Chiroque Herrera BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 4 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA AGRADECIMIENTO IDI Agradecerle a Dios por bendecirme cada día de mi vida por todo lo bueno y lo mano, porque hiciste realidad este sueño anhelado. A mi casa de estudios, la UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA por darme la oportunidad de estudiar y ser un profesional. A mis profesores de universidad que durante toda mi carrera han aportado con un granito de arena a mi formación, a los Ing. Arturo Córdova, Francisco Moreano, Walter Arteaga, Walter Umeres y a los Ing. Reinaldo Arellano y Dante Llanos (Q.E.P.D), a todos por sus enseñanzas, consejos y más que todo por su amistad. A mis asesores de tesis, Ing. Renato Umeres y Juan Carlos Gómez, por su esfuerzo y dedicación, quienes con sus conocimientos, experiencia, paciencia y motivación han logrado en mí una persona con éxito. Por la visión crítica de los aspectos cotidianos de la vida, por la rectitud en la profesión, por los consejos brindados, los cuales me formaron como persona e investigador. Al Ing. Juan Carlos Linares, por las oportunidades, los consejos y sabias palabras, gracias por todo. Son muchas las personas que han formado parte de mi vida profesional a las que me encantarla agradecer su amistad, consejos, apoyo, y ánimo. Sin importar en donde estén, quiero darles las gracias por formar parte de mí, por todo lo que me han brindado. Para ellos: Muchas gracias y que Dios los bendiga. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 5 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA RESUMEN lJNP FlM El distrito de Parobamba está ubicado al NE de la Región Ancash, aquí se han registrado movimientos en masa (MM). La ocurrencia de estos eventos está relacionada a la complejidad geológica, geomorfológica y meteorológica de la zona. Las precipitaciones pluviales son el factor vinculado a reactivaciones de grandes MM entre deslizamientos, flujos, aluviones, avalanchas de rocas y movimientos complejos. El sector denominado Y anacolpa ubicado en el distrito de Paro bamba, está siendo afectado por un deslizamiento de tipo rotacional, en la que grandes volúmenes de rocas y sedimentos se desprenden y se desplazan cuesta abajo como una sola unidad sobre una superficie de falla de forma cóncava. La escarpa principal llega a medir 300 m de largo con un salto de 5 m, con movimiento retrogresivo. Este deslizamiento tiene una posterior fase de flujo de 2.5-3 km de largo y 500 metros de ancho, la cual llega hasta la quebrada Chogo, con la amenaza de un posible represamiento y posterior embalse. Dicho evento está clasificado como movimiento complejo, pues resulta de la combinación de dos o más tipos de eventos: Deslizamiento rotacional (Cota 3800 - 3450 m.s.n.m) y Flujo (Cota 3450 - 3100 m.s.n.m). Estos movimientos alcanzan generalmente gran tamaño y extensión, afectando laderas completas. (Antoine, 1992) La ocurrencia de grandes deslizamientos en el distrito de Parobamba, entre las que destaca el deslizamiento-flujo "Yanacolpa", ha quedado demostrada con claras evidencias geológicas-geodinámicas en procesos recientes de reactivación de estos MM. Estos procesos movilizaron grande volúmenes de materiales y modificaron la morfología de la zona. Si bien se estima que pueden tener lugar en ciertos periodos de años en la que los factores detonantes tienen mayor incidencia, los deslizamientos, flujos y reptación de suelos son procesos comunes en el distrito de Parobamba. Sin embargo, poco se sabe acerca de los mecanismos que intervienen en la ocurrencia y reactivación de estos eventos. Palabras clave: movimientos en masa, deslizamientos, flujos. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 6 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FlUJO YANACOlPA ABSTRACT liNP IDI Paro bamba district is located to the northeast of the Ancash region, here there ha ve been mass movements (MM). The occurrence of these events is related to the geological, geomorphological and meteorological complexity of the area. Rainfall is the factor related to reactivation of large MM between slides, flows, landslides, avalanches of rocks and complex movements. The area called Yanacolpa located in the district of Parobamba, is being affected by a sliding rotational type, in which large volumes of rock and sediment break off and m ove downhill as a single unit on a fault surface concave. The main escarpment grows to 300 m long with a jump of 5 m, with retrogressive movement. This slide has a downstream flow of 2.5-3 km long and 500 meters wide, which reaches the Chogo broken, with the threat of a possible dam and reservoir back. The event is classified as complex movement, as results from the combination of two or more types of events: rotational Slip (Cota 3800-3450 m) and EBITDA (Cota 3450-3100 m). These movements usually reach large size and extent, affecting entire hillsides. (Antoine, 1992) The occurrence of large landslides in the district Paro bamba, among which the slip- flow "Yanacolpa", has been demonstrated by clear evidence geological-geodynamic processes in recent reactivation of these MM. They mobilized these processes large volumes ofmaterials and changed the morphology ofthe area. While it is estimated that may occur at certain times of year in which the triggering factors have the greatest impact, landslides, flows and soil creep processes are common in the district of Parobamba. However, little is known about the mechanisms involved in the occurrence of these events and reactivation. Keywords: Landslides, mudslides, flows. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 7 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA V MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO VANACOLPA CONTENIDO FiM CAPÍTULO 1 .................................................................................................................... 22 ASPECTOS GENERALES .............................................................................................. 22 1.1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 22 1.2 ANTECEDENTES ................................................................................................. 23 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................... 25 1.4 DELIMITACION DE PROBLEMA .......................................................................... 26 1.5 HIPÓTESIS ........................................................................................................... 26 1.6 OBJETIVOS .......................................................................................................... 27 1.7 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 27 1.8 METODOLOGÍA ................................................................................................... 29 1.9 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS .................................................................... 32 1.10 HIDROGRAFÍA ..................................................................................................... 34 1.11 COBERTURA VEGETAL Y USO DE SUELO ........................................................ 35 CAPÍTULO 11 ................................................................................................................... 36 MOVIMIENTO EN MASA ................................................................................................ 36 . 2.1 ¿QUE SON LOS MOVIMIENTOS EN MASA (MM)? ............................................. 36 2.2 TIPOS DE MOVIMIENTOS EN MASA (MM) ......................................................... 37 2.3 NOMENCLATURA ................................................................................................ 39 2.4 DIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTO ............................................................ 42 2.5 DESLIZAMIENTO (Siide) ................................................................................. 44 2.5.1 TIPOS DE DESLIZAMIENTOS .............................................................. 44 2.5.2 TAMAI'JO DEL DESLIZAMIENTO .......................................................... 47 2.5.3 EVIDENCIAS DE DESLIZAMIENTOS .................................................... 47 2.5.4 FLUJOS .................................................................................................. 49 2.5.5 CAÍDAS ................................................................................................. 50 2.5.6 VUELCOS .............................................................................................. 50 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 8 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 2.5.7 PROPAGACIÓN LATERAL. ................................................................... 51 2.6 OCURRENCIA DE MOVIMIENTOS EN MASA- CAUSAS ............................ 52 2.6.1 Factores condicionantes ....................................................................... 52 2.6.2 Factores detonantes ............................................................................. 55 2.71NSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA DE DESLIZAMIENTOS ........................ 56 2.7.1 Piezómetro de hincado ........................................................................... 57 2.8 CLASIFICACIÓN DE SUELOS ......................................................................... 60 2.8.1 Clasificación de suelos ............................................................................. 60 CAPÍTULO 111 .................................................................................................................. 65 GEOLOGÍA ..................................................................................................................... 65 3.1 ESTRATIGRAFÍA .................................................................................................. 65 3.2 GEOLOGÍA REGIONAL ........................................................................................ 65 3.3 GEOLOGÍA LOCAL. .............................................................................................. 66 3.3.1 Formación Chicama (Js-Ch) ......................................................................... 66 3.3.2 Depósitos palustres (Q-pal) .......................................................................... 67 3.3.3 Depósitos Fluvio-aluviales (Q-fl/al) ............................................................... 68 3.3.4 Depósitos de talud o detritos (Q-ta) .............................................................. 68 3.3.5 Depósitos Coluviales (Q-co) ......................................................................... 69 3.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ................................................................................ 70 3.4.1 Unidades Estructurales ................................................................................. 70 3.4.1.1 Pliegues ............................................................................................ 71 3.4.1.2 Falla inferida ...................................................................................... 71 3.4.1.3 Falla de la Cordillera Blanca .............................................................. 72 3.4.1.4 Falla de Quiches ............................................................................... 72 3.5 SISMICIDAD ......................................................................................................... 73 3.5.1 Sismotectónica ............................................................................................. 74 3.5.2 Sismicidad Histórica ..................................................................................... 75 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 9 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM 3.5.3 Catálogo sísmico para el Perú ...................................................................... 76 CAPÍTULO IV .................................................................................................................. 79 GEOMORFOLOGÍA Y GEODINÁMICA SUPERFICIAL.. ................................................ 79 4.1 GEOMORFOLOG[A .............................................................................................. 79 4.1.1 Modelo Digital de Terreno (MDT) ................................................................. 80 4.1.2 Plano de Pendientes .................................................................................... 81 4.1.3 Unidades Geomorfológicas .......................................................................... 82 4.1.3.1 Cumbres de montaña (Cu-m) ............................................................ 83 4.1.3.2 Ladera de montaña (La-m) ................................................................ 83 4.1.3.3 Terrazas aluví!Jnales (Te-a) ............................................................... 85 4.1.3.4 Valle angosto (Va-a) .......................................................................... 85 4.2 GEODINAMICA SUPERFICIAL.. ........................................................................... 86 4.2.1 Factores Condicionantes .............................................................................. 88 4.2.1.1 Geología ........................................................................................... 88 4.2.1.2 Geomorfología .................................................................................. 88 4.2.1.3 Pendiente .......................................................................................... 89 4.2.1.4 Hidrología .......................................................................................... 89 4.2.2 Factores Detonantes ...................................................................................... 89 4.2.2.1 Precipitación pluvial ............................................................................ 90 4.2.2.2 Sismicidad .......................................................................................... 90 4.2.3 EVENTOS DE GEODINÁMICA SUPERFICIAL .............................................. 91 4.2.3.1 DESLIZAMIENTO YANACOLPA (Fase Inicial) ................................... 92 4.2.3.2 FLUJOS DE DETRITOS "YANACOLPA" (Segunda Fase) ................. 97 CAPÍTULO V ................................................................................................................. 1 09 ASPECTOS GEOTECNICOS ........................................................................................ 109 5.1 INVESTIGACIONES GEOTECNICAS ................................................................. 109 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 10 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA lól\l' ffif 5.1.1 Exploraciones a cielo abierto (Calicatas) ..................... : ............................. 109 5.1.1.1 Principio ......................................................................................... 110 5.1.1.21nstrumentos .................................................................................. 110 5.1.1.3 Procedimiento ................................................................................ 110 5.1.1.4 Descripción de calicatas ................................................................. 111 5.1.2 Ensayo de Penetración Dinámica Ligera (DPL, Norma DIN4094) ................ 111 5.1.2.1 Principio ........................................................................................... 111 5.1.2.2 Equipos y materiales ........................................................................ 112 5.1.2.3 Procedimiento .................................................................................. 114 5.1.3 Exploraciones con posteadora manual o mecánica .................................... 115 5.2 Ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos ................................................. 116 5.2.1 Tipos de suelos en el deslizamiento-flujo Yanacolpa (SUCS) ..................... 116 5.2.2 Corte Directo .............................................................................................. 118 5.2.2.1 Descripción del ensayo ................................................................... 119 5.2.2.2 Equipo ............................................................................................. 119 5.2.2.3 Resultados ...................................................................................... 120 5.2.3 Capacidad de Carga Admisible .................................................................. 120 5.3 Perfiles Geológicos Geotécnicos ......................................................................... 122 5.4 Análisis de Estabilidad de Taludes ...................................................................... 122 5.4.1 Principio del Análisis ................................................................................... 123 5.4.2 Condiciones del Análisis ............................................................................. 124 5.4.3 Factor de seguridad .................................................................................... 125 5.4.4 Resultados del análisis ............................................................................... 126 CAPÍTULO VI ................................................................................................................ 129 MODELAMIENTO COMPUTACIONAL ......................................................................... 129 6.1 Modelamiento Computacional mediante RAMMS ............................................... 129 6.2 Resultados obtenidos .......................................................................................... 131 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 11 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA l~l' FIM 6.3 Fenómeno de "El Niño" ....................................................................................... 131 6.4 Descripción de Escenarios de ocurrencia de eventos extremos .......................... 131 6.5 Deslizamiento y Flujo de detritos Yanacolpa ....................................................... 132 A. Escenario 1 ..................................................................................................... 132 B. Escenario 2 ..................................................................................................... 134 6.6 Estimación de la peligrosidad del deslizamiento y flujos de detrito Yanacolpa .... 136 6.6.1 Deslizamiento ............................................................................................. 136 6.6.1.1 Parámetros de evaluación de deslizamientos .................................. 137 6.6.1.2 Estimación de la susceptibilidad a deslizamientos .......................... 138 6.6.1.3 Estimación de la peligrosidad a deslizamientos ............................... 141 6.6.1.4 Zonificación de la peligrosidad a deslizamientos ............................. 142 6.6.2 Flujos de detritos .......................................................................................... 143 6.6.2.1 Parámetros de evaluación por flujos de detritos ............................... 143 6.6.2.2 Estimación de la susceptibilidad por flujos de detritos ...................... 144 6.6.2.3 Zonificación de la susceptibilidad por flujos de detritos .................... 147 6.6.2.4 Estimación de la peligrosidad por flujo de detritos ............................ 148 CAPÍTULO VIl ............................................................................................................... 150 RESULTADOS .............................................................................................................. 150 7.1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 150 CAPÍTULO VIII .............................................................................................................. 152 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 152 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 12 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA RELACIÓN DE PLANOS P-OI. Ubicación P-02. Hidrografia P-03. Cobertura Vegetal y Uso de Suelos P-04. Geología Regional P-05. Geología Local P-06. Geología Estructural P-07. Modelo digital del Terreno (MDT) P-08. Pendientes P-09. Geomorfología P-1 O. Geodinámica Superficial P-11. Ubicación de Ensayos Geotécnicos P-12. Clasificación de Suelos SUCSS P-13. Capacidad de Carga Admisible P-14. Sección Geológica- Geotécnica A-A' P-15. Sección Geológica- Geotécnica B-B' P-16. Sección Geológica- Geotécnica C-C' P-17. Facies Granulométricas P-18. Mapa de peligrosidad RELACIÓN DE FOTOGRAFÍAS IDf Foto 01: Contraste en la distribución de deslizamientos entre laderas boscosas y pastizales, Isla Norte, Nueva Zelanda. Obsérvese que en la ladera cubierta por pastizales ocurren diversos eventos de deslizamientos, mientras que en la ladera reforestada no se aprecia alguno. Fuente: Crozier, 2010. Foto: Graham. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 13 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Foto 02. Laguna originada por la emanación de agua proveniente de varios puntos ubicados en cotas superiores, los sedimentos arcillosos se sobresaturan aumentando el peligro de nuevos deslizamientos. Se observó que dichos flujos tienden a infiltrarse en el subsuelo. Foto 03. En algunos sectores se observan depósitos coluvio-aluviales llamados así por la combinación e intercalación de los tipos de depósitos antes mencionados. Foto 04. Este tipo de depósito se ubica en la parte media del flujo en la cota 3450 aprox, se concentran en la parte central y lateral del flujo. La reactivación del año 2013 definió claramente la granulometría de estos materiales. Foto 05. Zona correspondiente a la fase inicial" del deslizamiento, los depósitos coluvíales están conformados por clastos angulosos debido a su corto o escaso recorrido, se han observado también deslizamientos y caída de rocas de baja magnitud en tamaño y volumen. Foto 06. Plegamientos del tipo sinclinal marcado en línea de color amarillo, se observan a 50 metros del deslizamiento Yanacolpa. Foto 07a. Unidad cumbres de montañas límite con la unidad ladera de montañas, obsérvese la intensa actividad geodinámica sobe esta última unidad. Foto 07b. Las flechas indican los agrietamientos (líneas amarillas discontinuas), evidenciando formación de nuevas zonas de debilidad, estas zonas se ubican 50m hacia la parte posterior de la escarpa principal. Foto 08. Parte alta del deslizamiento Yanacolpa se observan laderas con pendiente superior a 30• de inclinación cubierta por materiales coluviales y escaza cobertura vegetal. Foto 09. Vista de la parte media del deslizamiento-flujo Yanacolpa en el sector Yanacolpa, son laderas con pendiente suave de 15• a 30•. Foto 10. Zona de acumulación de materiales de origen aluvional (línea discontinua color amarillo) Foto 11. Quebrada Chogo que presenta cauce estrecho. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 14 CARAGERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Flll'l Foto 12a. Vista frontal de la escarpa principal con salto entre 5-7 m de altura hasta la escarpa secundaria, Foto 12b. Vista lateral de la escarpa principal que se extiende hasta 200 m de longitud en dirección NE, Foto 12c. Afloramientos de agua en el pie de la escarpa principal, estas se infiltran en el subsuelo a través de las grietas, Foto 12d. Agrietamiento de 30 cm de ancho, este se extiende 70m en dirección casi perpendicular a la dirección de la escarpa principal. Fotos 13 e, f, g y h. Estos bloques se encuentran en la zona de acumulación o también llamada zona de depositación. Los sedimentos conformados por arcillas al entrar en contacto con el agua aumentan su densidad transportando rocas de 2m hasta 30cm de diámetro (e, f). La pendiente en esta zona pasa de moderadamente empinada a suave, el canal se acorta debido a este cambio de topografia (g, h). Foto 14. Deslizamiento y posterior flujo de detritos sector Yanacolpa. Foto 15 (a-b) a. Vista desde la cota 3500 hacia el área urbana del distrito de Parobamba, en su parte inicial el flujo tiene forma de embudo, zona donde se acumuló los materiales procedentes del deslizamiento (Origen). Hacia la parte media (cota 3300) el canal del flujo se acorta. b. Vista frontal del flujo, hacia la parte final del flujo (cota 3150) los sedimentos se depositan en forma de abanico tomando dirección SE. Foto 16. Se observa que los sedimentos han tenido subsidencia, que es la deformación vertical de la superficie, en algunos casos de hasta 2m de profundidad. Foto 17 (a, b) En ambas fotografías se puede observar el material desplazado (<50m de largo por 2-3m de profundidad) los sedimentos han sido transportados a más de 1OOm de su ubicación inicial. Foto 18 (a). La línea continua representa el nivel original del área con respecto a la zona levantada (líneas discontinuas). (b) En algunos casos los sedimentos han cabalgado sobre otros, y sobre los cuales también se observan agrietamiento. Foto 19. Vista panorámica del flujo Yanacolpa (líneas amarillas). hacia la parte final cota inferior la zona de acumulación. Foto 20. Corte natural provocado por el agua que discurre de la quebrada Yanacolpa, se observan bloques y clastos angulares a subredondeados de (0.50m a 0.80m de diámetro), dispersos y mal clasificados dentro de una matriz areno arcillosa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 15 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA Foto 21. Zonas de erosión avanzada que han formado canales. Foto 22. Equipos y accesorios que conforman el DPL. RELACIÓN DE FIGURAS FIM Figura 01. Temperaturas máximas y mínimas de la Estación Curayacu, periodo (2008- 2012). (SENAMHI, 2012) Figura 02. Precipitaciones durante el periodo (2008-2012). Referencia (SENAMHI, 2012). Figura 03. Partes principales de un deslizamiento. Fuente: Varnes 1978. Figura 04. Dimensiones de los movimientos en masa de acuerdo a IAEG Commission on Landslides, 1990. Figura 05. a) Deslizamiento traslacional b) Deslizamiento rotacional. Figura 06. Signos para reconocer un problema de deslizamientos. Fuente: Suárez, 1998. Figura 07. a) Avalancha de detritos b) Flujo de detr~os (Skinner & Porter, 1992) e) Flujo de tierra. Figura 08. a) Esquema de caída de rocas b) "Colapso" según Corominas y Y agué, 1997. Figura 09. Esquema del vuelco en bloque. Fuente: Freitas y Waters, 1973 en Varnes, 1976. Figura 1 O. Block esquemático de una propagación lateral. Fuente: V ames, 1978. Figura 11. Diseño tipo de un sensor de piezómetro. Figura 12. Esquema común del sensor piezométrico. Figura 13. Curvas de gradación Upica, suelo A es bien gradado, suelo B es uniforme y suelo Ces gradación discontinua (Berry & Reid, 1993) Figura 14. Límites de Atterberg o de consistencia. Fuente: Braja 2008. Figura 15. Mapa sísmico del Perú entre 1960-2011. (Tavera, H. 2011) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 16 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA lJNP FIM Figura 16. Mapa de isoaceleraciones máximas para un 1 O% de probabilidad de excedencia en 50 años (Jorge Alva Hurtado. 1993) Figura 17. Procedimiento para la obtención del MDT. Fuente: Propia. Figura 18. Procedimiento para la obtención del mapa de pendientes. Fuente: Propia. Figura 19. Esquema de las partes de un deslizamiento (Varnes, 1991). Figura 20. Partes básicas de un flujo (Bateman y otros, 2006). Figura 21. Esquema para la distribución de los materiales (lverson, 1997). Figura 22: Métodos aplicados para el análisis de estabilidad de taludes. Figura 23. Sección A-A', presenta un factor de seguridad de 1.15, por lo tanto se considera como inestable. Figura 24. Sección B-B', presenta un factor de seguridad de 1.21, por lo tanto este talud se considera en estado precario. Figura 25. Sección C-C', presenta un factor de seguridad de 1.49, por lo tanto se considera como un talud estable a muy estable. Figura 26. Sección A-A', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de O. 708, por lo tanto se considera como un talud inestable. Figura 27. Sección B-B', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de 0.819, por lo tanto se considera como un talud inestable. Figura 28. Sección C-C', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de 0.734, por lo tanto se considera como un talud inestable. Figura 29. Flujo de trabajo del Software RAMMS mostrando tanto las características específicas y los datos de entrada y salida para los módulos RAMMS. Figura 30. Resultado de la simulación del Salezer avalancha cerca de Davos Dorf Cantón Grisones, Suiza (haga clic para ver la animación). Imágenes © 2010 swisstopo (JD100007) Figura 31. Esquema del deslizamiento flujos Yanacolpa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 17 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDf Figura 32. Esquema del deslizamiento flujos Yanacolpa, presencia de evento "El Niño". Figura 33. Zonificación por peligrosidad realizado en base al modelamiento del Deslizamiento Flujo Yanacolpa. Figura 34. Diagrama de flujo para la estimación de la peligrosidad por fenómenos de origen natural RELACIÓN DE TABLAS Tabla 01. Tipos de MM. Fuente Cruden y Varnes (1996). Tabla 02. Escala de velocidades para los movimientos en masa. Fuente. Cruden y Varnes (1996). Tabla 03. Tamaño de deslizamientos por área en planta. Fuente: Conforth, 2005. Tabla 04. Clasificación de pendientes propuesta por Zulfahmi et al, 2002. Tabla 05. Clasificación de la pendiente y manifestación de procesos morfodinámicos, Fuente: Castro (1995). Tabla 06. Tipos de Subsidencia. Tabla 07: Rango de capacidad Portante. Tabla 08. Coeficientes sísmicos para el análisis de estabilidad de taludes, fuente: Reglamento nacional de construcciones - Suelos y cimentaciones E-050, Lima 2002. Tabla 09. Grado de estabilidad de los taludes. Fuente: Curso de actualización UNI, Dr. Alva Hurtado. Tabla 10. Textura del suelo, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 11. Pendiente, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 12. Erosión, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 13. Velocidad del desplazamiento, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 14. Evaluación del deslizamiento, CENEPRED, 2014 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 18 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Tabla 15. Relieve del Terreno, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 16. Tipos de suelos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 17. Cobertura Vegetal, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 18. Uso actual de suelos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 19. Valor resultante de la evaluación de los factores condicionantes. Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 20. Hidrometereológicos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 21. Geológicos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 22. Inducidos por la acción del hombre, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 23. Valor resultante de la evaluación de los factores detonantes, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 24. Susceptibilidad estimada en las inmediaciones del área de estudio. Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 25. Estimación de la peligrosidad por deslizamiento Tabla 26. Textura del suelo, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 27. Pendiente, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 28. Erosión, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 29. Velocidad del desplazamiento, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 30. Evaluación del evento por flujos de detritos. Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 31. Relieve del Terreno, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 32. Tipos de suelos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 33. Cobertura Vegetal, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 34. Uso actual de suelos, Fuente: CENEPRED, 2014 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 19 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA Tabla 35. Valor resu~ante de la evaluación de los factores condicionantes Tabla 36. Hidrometereológicos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 37. Geológicos, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 38. Inducidos por la acción del hombre, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 39. Valor resultante de la evaluación de los factores detonantes, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 40. Susceptibilidad estimada en las inmediaciones del área de estudio, Fuente: Propia Tabla 41. Estimación de la peligrosidad por eventos geodinámicos de reptación RELACIÓN DE CUADROS Cuadro 01. Temperaturas máximas y mínimas promedio del área en estudio. Fuente SENAMHI2012. Cuadro 02. Precipitaciones normales anuales del periodo 2008-2012. Fuente SENAMHI 2012. Cuadro 03. Datos Macrosísmicos de la Región Ancash Fuente: Silgado, 1978; IGP, 2005. Cuadro 04. Parámetros geométricos del deslizamiento Yanacolpa. Fuente propia. Cuadro 05. Parámetros geométricos de la fase de flujo Yanacolpa. Fuente propia. Cuadro 06: Ubicación de calicatas. Cuadro 07: Datos de ubicación y profundidad de los ensayos de penetración dinámica ligera. Fuente. Unidad de Geodinámica Superficial, 2015. Cuadro 08: Ubicación de posteos. Cuadro 09. Clasificación SUCS de las nueve (09) calicatas elaboradas en la zona de estudio. Fuente: UNALM, 2014. Cuadro 10. Datos obtenidos del ensayo de corte directo realizado en la UNALM, 2014. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 20 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA llNP Fnf Cuadro 11. Capacidad portante de las diez (1 O) calicatas elaboradas en el deslizamiento flujo Yanacolpa. Fuente UNALM (2014). Cuadro 12: Resultados del análisis de estabilidad de las tres secciones estudiadas. Cuadro 13. Parámetros esperados en el primer escenario extremo. Cuadro 14. Parámetros esperados en el segundo escenario extremo. Cuadro 15. Rango establecido para determinar el nivel de susceptibilidad, elaborada en base a los niveles de peligrosidad establecidos por CENEPRED, 2014 Cuadro 16. La estratificación del peligro se divide en cuatro niveles: bajo, medio, alto y muy alto. El área de estudio presenta peligro alto (0.134- 0.260). Fuente: CENEPRED Cuadro 17. Rango establecido para determinar el nivel de susceptibilidad, elaborada en base a los niveles de peligrosidad establecidos por CENEPRED, 2014 Cuadro 18. La descripción del peligro se divide en cuatro niveles: bajo, medio, alto, muy alto. El área de estudio presenta peligro alto. Fuente CENEPRED, 2014 BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 21 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA CAPÍTULOI ASPECTOS GENERALES 1.1 INTRODUCCIÓN FIM El término movimientos en masa (MM) incluye todos aquellos movimientos ladera abajo de una masa de roca, de detritos o de tierras por efectos de la gravedad (Cruden, 1991). Algunos movimientos en masa, como la reptación de suelos, son lentos, a veces imperceptibles y difusos, en tanto que otros, como algunos deslizamientos pueden desarrollar velocidades altas y pueden definirse con límites claros, determinados por superficies de rotura (Crozier, 1999a, en Glade y Crozier, 2005). El Perú forma parte del borde occidental de América del Sur, caracterizada por ser una de las regiones sísmicas más activas del mundo. Esta actividad sísmica está asociada al proceso de subducción de la placa oceánica bajo la placa 'continental, generando terremotos de magnitud elevada con relativa frecuencia. Un segundo tipo de actividad sísmica está producida por las deformaciones en la corteza presentes a lo largo de la Cordillera Andina, con terremotos menores en magnitud y frecuencia. La región Ancash está ubicada en la zona central y occidental del territorio Peruano, entre el Océano Pacífico al oeste y el río Marañón al este. Ancash posee un alto índice de ocurrencia de desastres ocasionados por movimientos en masa detonados principalmente por lluvias y sismos. La mayor cantidad de "aluviones" ocurridos en el país se han registrado en esta región. Los desastres por movimientos en masa más recordados ocurrieron el siglo pasado, como el 13 de diciembre de 1941 ( 4 000 muertes en la ciudad de Huaraz por un aluvión), el del 17 de Enero de 1945 en Chavín de Huántar (400 muertos), el de Ranrahirca en 1962 (3000 muertos) y el del 31 de mayo de 1970 en particular que BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 22 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA {il\1' mi causaron muchas muertes en muchas provincias (se estimó en 69 millos muertos y más de 140 mil heridos, y de la destrucción de más de 160 mil viviendas correspondieron a Yungay, sepultado por la avalancha y flujo de detritos y, en Huaraz cuyas viviendas se convirtieron en una trampa mortal para 1 O mil de sus habitantes), así como en el Callejón de Conchucos numerosos poblados rurales y capitales de provincia, afectados por movimientos en masa, (Modificado de INGEMMET, 2009). En el contexto hidroclimático respecto al evento de El Niño, procesos de movimientos en masa (huaycos y deslizamientos), se presentaron en gran número durante el evento excepcional entre los años 1997 - 98, sin embargo en la región son frecuentes estos procesos en épocas de lluvias estacionales. (FRANCO, E., 1998) Esta investigación está centrada en el distrito de Parobamba, ubicado al NE de la Región Ancash, aquí se han registrado movimientos en masa (MM). La ocurrencia de estos eventos está relacionada la complejidad geológica, geomorfológica y climatológica de la zona. Las precipitaciones pluviales son el factor vinculado a reactivaciones de grandes MM entre deslizamientos, flujos, reptación de suelos, aluviones, avalanchas de rocas y movimientos complejos. 1.2 ANTECEDENTES El departamento de Ancash tiene un alto índice de ocurrencia de movimientos en masa esto debido a las características geológicas, sísmicas y climáticas. Así mismo la mayor cantidad de deslizamientos y aluviones que han causado alto grado de destrucción en el país se han registrado en esta región. (INGEMMET, 2007) Los procesos de remoción en masa desarrollados en el distrito de Parobamba han sido abordados desde diferentes estudios, de manera directa o indirecta, la mayoría como inspecciones técnicas, informes de emergencia, etc. A continuación se describen los más importantes. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 23 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM En el año 2000, la Municipalidad de Parobamba y la Oficina Regional de Defensa Civil encargaron un estudio sobre Seguridad Física de Parobamba, en dicho estudio se evaluó la geología, morfología y drenaje de la zona. Se describió los principales eventos geodinámicos que han ocurrido en Parobamba, con la finalidad de establecer las causas, influencia de los fenómenos y plantear medidas de mitigación que permitan reducir la vulnerabilidad en la zona. Este estudio recomienda realizar un levantamiento topográfico detallado del área del deslizamiento de mayor magnitud ubicado en el sector Yanacolpa, que permita llevar un control de la evolución geodinámica (Zapata, 2000), el cual no se ha hecho a la fecha. En el año 2007, el Ministerio de Energía y Minas, a través del INGEMMET realizó el estudio de "Zonas Críticas por Peligros Geológicos y Geohidrológicos en la Región Ancash", el cual incluye mapas de susceptibilidad a movimientos en masa, y zonas críticas por peligros geológicos, identificando el MM en la quebrada Gotush y el sector Yanacolpa, clasificándolo como deslizamiento-flujo de detritos activo afectando terrenos de cultivo en gran extensión y viviendas ribereñas en la quebrada Chogo. (Zavala, 2007) INGEMMET en el año 2008, elabora el informe: "Peligros Geológicos en el distrito de Parobamba", cuya finalidad fue inventariar los eventos geodinámicos, daños causados y el estado en que se encuentran los sectores afectados por movimientos en masa en el distrito antes mencionado. El reporte recomienda la reubicación del distrito de Parobamba, ya que la mayoría de las viviendas han sido afectadas por movimientos complejos (asentamientos, deslizamientos y flujos), enmarcados en la quebrada Gotush y el sector Yanacolpa consignados como zonas críticas de la provincia de Pomabamba. (Zavala, 2008), dicha reubicación no se ha llevado a cabo hasta la actualidad . • En el año 2009 el INGEMMET publica el boletín N° 38 de la serie C titulado "Riesgos geológicos en la Región Ancash - Geodinámica e Ingeniería Geológica", inventariando y delimitando las zonas con altos índices de incidencia por peligros BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 24 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA {~1' IDI geológicos (Zavala y otros, 2009). En dicho boletín se incluye al deslizamiento Yanacolpa dentro de los eventos históricos de peligros que produjeron daños en la región Ancash. 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Un deslizamiento es un movimiento ladera abajo de una masa de suelo o roca cuyo desplazamiento ocurre predominantemente a lo largo de una superficie o plano de falla o ruptura, o de una delgada zona en donde ocurre una gran deformación cortante. Es posible que inicialmente no se defina el plano de falla y el proceso se origine por la presencia de un sustrato plástico, el movimiento de bloques sobre este sustrato ejerce esfuerzos y la falla del terreno pueda generarse después, lo que ocasionaría la inestabilidad. La influencia de diferentes factores determina la ocurrencia o reactivación de estos MM. La coincidencia de factores influyentes tales como las condiciones físicas y mecánicas de las rocas, pendiente del terreno, tipo de suelos, movimientos en masa antiguos, precipitaciones extraordinarias, cobertura vegetal, sismicidad, sumadas a la actividad antrópica representada por el uso inadecuado de la tierra, contribuyen al desarrollo de nuevos procesos de inestabilidad de laderas (deslizamientos, flujos de detritos, reptación, entre otras) con serias repercusiones en la infraestructura fisica y socioeconómica. El deslizamiento "Yanacolpa" es el evento de mayor magnitud hasta ahora registrado en el distrito de Parobamba, la escarpa principal se ubica a 3780 m.s.n.m, mide 300m de largo con un salto de 5m aproximadamente y con escarpas secundarias del mismo orden. La zona de acumulación del deslizamiento se encuentra a 3570 m.s.n.m. Este evento tienen una fase de flujo que llega medir hasta 2.2 Km de largo y 500m de ancho en promedio. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 25 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Formulación lll\"P FIM Debido a la problemática analizada en el cerro Yanacolpa, surge la pregunta clave sobre este evento: ¿Existen las condiciones Geológicas, Geotécnicas e Hidrológicas para la reactivación de un deslizamiento de gran magnitud que afecte la seguridad fisica de los poblados Yanacolpa y Parobamba? 1.4 DELIMITACION DE PROBLEMA El deslizamiento y posterior fase de flujo "Yanacolpa", se ubica a 300m al NW de la zona urbana del distrito de Parobamba. El área de estudio se ubica entre las coordenadas 8°40' 33" y 8°40'4" latitud sur y 77°25'23" y 77°25'54" longitud Oeste, entre las cotas 4000 y 3150 m.s.n.m., cubriendo un área total 1.62 Km2. Geográficamente influye sobre los caseríos Yanacolpa Nuevo, Yanacolpa Viejo, Parrajirca, Laurel; pertenecientes al distrito de Parobamba, provincia de Pomabamba, regiónAncash, Plano P-01. 1.5 HIPÓTESIS General La litología compuesta por estratos de rocas muy fracturadas de poca resistencia y de naturaleza principalmente arcillosa, compuesta por lutitas. La presencia de este sustrato altamente plástico identificado en la fase geotécnica. Las fuentes de agua evidenciadas en manantes y oconales saturan los sedimentos desestabilizando la zona proximal conformada por materiales palustres en su mayoría limos y arcillas y en menor proporción areniscas. Las precipitaciones pluviales sobresaturan los materiales de cobertura altamente porosos, el agua de escorrentía se BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 26 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA infiltra y aumenta el nivel freático. 1.6 OBJETIVOS General ll~il' FIM Determinar las condiciones geológicas, hidrológicas y geotécnicas que podrían darse en un caso de reactivación del deslizamiento y la magnitud de este evento. Para alcanzar el objetivo principal se desarrollaron diversas tareas como: - Cartografiado geológico - geodinámico de los deslizamientos, que afectan la seguridad física de estos poblados. - Delimitar de zonas susceptibles a movimientos en masa en el distrito de Parobamba. Específicos • Inventariar y cartografiar las características geológicas y geodinámicas de la zona de estudio. • Clasificar los tipos de suelo y determinar el factor de seguridad del deslizamiento de mayor magnitud Yanacolpa. • Delimitar las zonas susceptibles a movimientos en masa en el distrito de Parobamba y anexo Cajas. 1.7 JUSTIFICACIÓN La ocurrencia de grandes deslizamientos en el distrito de Parobamba, entre las que destaca el deslizamiento - flujo "Yanacolpa", ha quedado demostrada con claras evidencias geológicas- geodinámicas en los procesos de reactivación ocurridos en los últimos 40 años (1970, 1987, 2000, 2013). Estos procesos movilizaron grandes volúmenes de materiales y modificaron la morfología de la zona. Si bien se estima que pueden tener lugar en ciertos periodos de años en la que los factores detonantes tienen BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 27 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FDI mayor incidencia, los deslizamientos, flujos y reptación de suelos son procesos comunes en el distrito de Parobamba. Sin embargo, poco se sabe acerca de las causas, mecanismos y los factores que más influyen en su ocurrencia. Esta investigación se ha planteado con el objetivo de profundizar en el conocimiento de estos procesos y se ha centrado fundamentalmente en el estudio del deslizamiento de mayor magnitud generado en el sector Yanacolpa. La originalidad de esta tesis radica tanto en el tema a investigar como en su enfoque, basado en la aplicación de la geotecnia, los métodos de la ingeniería geológica y el uso de modelos computacionales modelar los flujos ocurridos en Yanacolpa, todos estos utilizados en el desarrollo de las diferentes fases de trabajo de la investigación. Debido a que, existen escasos antecedentes de aplicación de técnicas de ingeniería acompañados de ensayos de laboratorio apoyados con datos cuantitativos y cualitativos para determinar la calidad de los suelos sobre los cuales se desarrollan estos eventos. La razón fundamental que justifica esta tesis es la falta de conocimientos actuales, a nivel nacional, de los mecanismos que originan los MM, los principales factores locales que los causan y los modelos computacionales para estimar la peligrosidad de eventos extremos. La importancia de esta investigación es saber con certeza si futuros eventos extremos ocurridos en el deslizamiento de mayor magnitud "Yanacolpa" afectaran seriamente la seguridad fisica de la parte baja de Yanacolpa Nuevo (20 viviendas) y de la zona urbana de Parobamba, ya que de darse las condiciones de materiales de aporte, lluvias intensas y sismo con magnitud mayor a 7 .5NM, el deslizamiento y posterior flujo llegará hasta la quebrada Chogo produciendo el embalse de esta, y posiblemente afecte a la parte urbana de Parobamba. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 28 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM Los beneficiados de esta tesis serán los estudiantes que pretenden dedicarse al estudio de la geodinámica de los movimientos en masa. Las comunidades, centros poblados, regiones y autoridades tendrán una herramienta a seguir para enfrentar los principales peligros de origen geológico especialmente los Movimiento en Masa. 1.8 METODOLOGÍA La metodología para el desarrollo de esta investigación, se dividió en varias fases que toman en cuenta tanto el trabajo de campo como de gabinete. El estudio se realizó en cuatro fases: Fase Gabinete 1 - Se recopilaron todos los datos disponibles, tanto bibliográficos como cartográficos, sobre eventos similares ocurridos en la región, a nivel nacional e internacional sobre la temática de investigación de la zona. Estos datos han sido analizados y en algunos casos, procesados para ser utilizados en fases posteriores de la investigación. - Se llevó a cabo la recopilación de información cartográfica (mapas topográficos digitales del IGN a escala 1:100 000), fotografias aéreas e imágenes satelitales, bib1iografia sobre aspectos geodinámicos (peligros geológicos). - Información acerca de la geología regional teniendo como base la carta geológica del INGEMMET. - Análisis de la sismicidad histórica de la región e información de las aceleraciones máximas en la zona, tomados de la base de datos del IGP. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 29 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Trabajo de Campo 1 liNP IDf Por otro lado, se han llevado a cabo trabajos de campo (por un periodo de 3 meses en la que se acumularon un total de 23 días) y ensayos de laboratorio cuyos resultados han permitido describir los procesos y caracterizar los materiales involucrados en los deslizamientos, flujos y reptación de suelos. - Se realizó la inspección y delimitación del área de estudio, mediante toma de puntos de control (GPS Navegador), sectores Yanacolpa Viejo, Yanacolpa Nuevo, Sector Laurel, Parrajirca. - Cartografiado geológico e inventario de peligros geológicos: deslizamientos, flujo de detritos, etc. - Evaluación de la vulnerabilidad fisica de los centros poblados de Parobamba como parte de la gestión de riesgo de desastres. - Estudios geotécnicos y geomecánicos con la toma de muestras a través de exploraciones a cielo abierto - calicatas. Elaboración de perfiles estratigráficos de 2 a 3 metros de profundidad. - Toma de datos como niveles piezométrico del suelo. Gabinete 11 - Digitalización y composición de mapas temáticos: geología regional, geología local, geomorfología, geodinámica superficial, pendientes, etc. - Elaboración de la base de datos de peligros geológicos - geodinámicos: inventario de movimientos en masa del área de estudio. - Evaluación de la peligrosidad en función de factores detonantes (precipitaciones y sismicidad). - Zonificación geodinámica. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 30 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Trabajo de Campo 11 l;J\l' IDI En el mes de Julio del 2013, el deslizamiento flujo Yanacolpa se reactivó, esto fue un punto vital dentro de la investigación, ya que tendríamos un evento para comparar con los resultados esperados de los modelos ya establecidos. - Se realizó un nuevo cartografiado, se inspecciono y delimitó mediante toma de puntos de control (GPS Navegador), nuevos agrietamientos, escarpes, planos de fallas, etc. - Se estableció nuevos sectores de inestabilidad, volúmenes de materiales aportantes a futuros eventos. - Se elaboraron nuevos perfiles estratigráficos de 2 a 3 metros de profundidad. Laboratorio de Geotecnia Con el objetivo de determinar las propiedades físicas y clasificar los tipos de suelos encontrados en el Cerro Y anacolpa, las muestras recolectadas durante la etapa de Campo I se sometieron a ensayos de mecánica de suelos: granulometría, límites de Atterberg o consistencia y corte directo. Los estudios de suelos mencionados anteriormente fueron realizados en el laboratorio de la UNALM (Universidad Nacional Agraria La Molina), cuyos resultados permitieron elaborar el plano de Tipos de Suelos a escala 1:7,500. Gabinete m - Finalmente, se realizó la compilación, sistematización y procesamiento de los datos obtenidos en las etapas de: Gabinete I, Campo I y II, Laboratorio I. Esta información permitió la redacción de la Tesis Final. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 31 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Tipo de investigación: FIM Esta investigación es de tipo descriptiva ya que en la primera etapa de este estudio reconocemos las características principales de los movimientos en masa. En la segunda fase correlacionamos los factores detonantes como las precipitaciones pluviales, la presencia de emanaciones de agua y la litología con la ocurrencia y reactivación de los movimientos en masa principalmente deslizamientos y reptación de suelos. En la última fase de esta investigación, construimos modelos donde podamos simular eventos con condiciones controladas mediante modelos computacionales. Métodos e instrumentos Análisis cuantitativos y/o cualitativos de medición o recolección de datos e información mediante ensayos de laboratorio como granulometría, índice de plasticidad, corte directo y ensayos en campo como piezómetros. 1.9 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS La Región Ancash se ubica en la zona intertropical (tropical y subtropical) por lo que presenta climas variados con frecuentes lluvias durante todo el año intensificadas en los meses de diciembre a marzo, la presencia de diferentes pisos altitudinales define distintos rasgos climáticos. Los datos tomados de la estación meteorológica más cercana a Parobamba está en la localidad de Curayacu, a 10 km de Parobamba ubicada en las coordenadas: Latitud: 08°48'99.7" Sur, longitud: 77°27'59.2" Oeste, a una altitud de 2 990 m.s.n.m. en la provincia de Pomabamba. El área de estudio se caracteriza por presentar un clima templado - frío con temperaturas medias anuales que varían entre 2C0 y 1 OC0 , y máximas que sobrepasan BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 32 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FlUJO YANACOlPA FDf los 22C0 , según detalla la tabla adjunta para el periodo 2008 - 2012. (SENAMH1, 2012). Meses (") Variable Ene Feb Mar Abr M ay Jun Jul Ago Sep Oct Nov Die T" Max Promedio ('C) 22 24.4 21.9 23.3 22.8 23.1 23.7 23.8 25.8 23.2 25.1 25.4 T' Min Promedio ('C) 8 7.4 7 7.1 4 2 1 2 4 6.1 6 5.4 .. Cuadro 01. Temperaturas máx1mas y mm1mas promedio del area en estud1o. Fuente SENAMHI 2012. 30 l ... • 25 • • • 1 • .. • • • • 20 1·· 15 10 • .. - T" Max Promedio {'C) 5 .. ... • • • • • • ...,_ T" Min Promedio ('C) o 1 1 1 Figura 01. Temperaturas máximas y mínimas de la Estación Curayacu, periodo (2008- 2012). (SENAMHI, 2012) Según el mapa de precipitaciones de SENAMHI (2003), las lluvias acumuladas para el período lluvioso normal entre los meses de Diciembre a Abril (alcanzan entre 80 a 300 mm por año). Mientras que, en presencia del evento "El Niilo" varía entre 600 a 800 mm por año. De acuerdo a la información disponible la precipitación pluvial anual de la zona varía entre 14-271 mm (SENAMH1, 2012). BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 33 ® ,.;~··· . CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL t'f#"·lt.o: t::~$b' DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA I~"P FDf Meses (mm) Variable Ene Feb Mar Abr Mar Jun Jul Ago Sep Oct Nov Die Precipitación 12.2 14.9 250.9 271.2 13.6 61.9 1.5 11.6 13.4 33.3 76.5 85.7 2008-2012 Precipitación Histórica 12.2 7.4 250.9 271.2 13.6 61.9 1.5 11.6 13.4 33.3 76.5 85.7 .. Cuadro 02. Prec1p~ac1ones normales anuales del penado 2008-2012. Fuente SENAMHI 2012. 300 ,----------------------------- 2~ +-----.r~~------------------- 200 +-----~ 1~ +-----1 100 +----1 50 +-----~ 0+-".,_..,. ...... ,....,_.ll,-J...,-,,.U.,_.Il,-J..., ...... ~.r ~.r ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ O~ o~ o~->.~-<>~ ~~o~ o~ .. ~ .. ~ ... ~ .. ~ ~ :'.: ~ t:' ~- ;..."'1:" ~ i'S! ~ • .&:. l\.- ~ ~ {1- . .. ~- ~ ~~ ~- 'o:> o~ # ,s-· ~'O # 20 000 000 > 2 000 000 -Tabla 03. Tamano de deslizamientos por area en planta. Fuente: Conforth, 2005. 2.5.3 EVIDENCIAS DE DESLIZAMIENTOS En ocasiones existen evidencias claras de deslizamiento del terreno, pero es común que estos eventos no sean detectados a simple vista, por lo que se deben BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA • 47 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDI tener en cuenta algunos signos que nos indiquen un problema de deslizamiento. La Figura 06, muestra algunos de los signos más comunes que se presentan cuando existe un problema de deslizamiento en el terreno. Las evidencias más comunes son las siguientes: • Escarpas (en caso si el material es suelto) o escarpes (si el material es roca). • Grietas (suelo) o fisuras (roca) en el terreno. • Afloramientos de agua (manantiales, lagunas, etc.) a diferentes niveles topográficos del terreno. • Inclinación de árboles. • Grietas en las paredes de las viviendas. • Presencia de terrazas escalonadas y depresiones en el terreno. • Estructuras rotas como canales, carreteras, cercos, etc. • Desplazamientos o asentamientos en el terreno. - - Figura 06. Signos para reconocer un problema de deslizamientos. Fuente: Suárez, 1998. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 48 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA 2.5.4 FLUJOS IDI Es un tipo de movimiento en masa que durante su desplazamiento exhibe un comportamiento semejante al de un fluido; puede ser rápido o lento, saturado o seco, Figura 07. En muchos casos se originan a partir de otro tipo de movimiento, ya sea un deslizamiento o una caída (V ames, 1978). Los flujos extremadamente rápidos se conocen también con el nombre de "avalanchas" y comúnmente son flujos de materiales de suelo o residuos de roca, entremezclados con agua, en los cuales la dinámica del movimiento controla su comportamiento. En Indonesia para identificar los flujos de lodo provenientes del deshielo de conos volcánicos se les denomina "Lahares"; en nuestro país lo denominamos "Huaycos" a los flujos rápidos de aguas turbias y turbulentas de corta duración, cargados de sólidos de diferentes tamaños y tipos de rocas (Colegio de ingenieros del Perú, 1998), en Bolivia se denomina ' "Riadas" para identificar los flujos torrenciales cargados de sedimentos, flujos de tierra, flujos de lodo, flujos de lodo rocoso, flujos de escombros, aluviones, flujos de residuos, entre otros. Figura 07. a) Avalancha de detritos b) Flujo de detritos (Skinner & Porter, 1992) e) Flujo de tierra. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 49 • CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 2.5.5 CAÍDAS FIM Tipo de movimientos en masa en el cual uno o varios bloques de suelo o roca se desprenden de una ladera, sin que a lo largo de esta superficie ocurra desplazamiento cortante apreciable, Figura 08. Una vez desprendido el material cae desplazándose principalmente por el aire pudiendo efectuar golpes, rebotes y rodamientos (V ames, 1978). 1 a) l' ·fuente 1 b) 1 llllt ~ Figura 08. a) Esquema de caída de rocas b) "Colapso" según Corominas y Yagué, 1997. 2.5.6 VUELCOS Tipo de movimiento en masa en el cual hay una rotación generalmente hacia delante de uno o varios bloques de roca o suelo, alrededor de un punto o pivote de giro en su parte inferior, Figura 09. Este movimiento ocurre por acción de la gravedad, por empujes de las unidades adyacentes o por la presión de fluidos en grietas (V ames, 1978). BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 50 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA ;: .• ·~lE··· ... -:- IDf Figura 09. Esquema del vuelco en bloque. Fuente: Freitas y Waters, 1973 en Varnes, 1976. 2.5.7 PROPAGACIÓNLATERAL También denominado expansión lateral, es aquel tipo de MM cuyo desplazamiento ocurre predominantemente por deformación interna del material, Figura 1 O. Pueden ser propagaciones laterales lentas como las que ocurren en estratos rocosos gruesos que sobreyacen a materiales blandos, y las que involucran licuación de materiales sensibles tales como arenas saturadas de densidad relativa baja a media o limos y arcillas sensitivas. También pueden ser rápidas, estas usualmente son inducidas por terremotos, llegando a ser extremadamente rápidas y peligrosas. d!l}· .,.,.;th 'ii':Lter-beariftg silt and sand lajers Figura 10. Block esquemático de una propagación lateral. Fuente: Vames, 1978. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 51 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 2.6 OCURRENCIA DE MOVIMIENTOS EN MASA- CAUSAS FIM Se distinguen dos tipos de factores: los determinantes y los detonantes, los cuales se detallan a continuación y cuya combinación disponen la ocurrencia de los movimientos en masa: 2.6.1 Factores condicionantes Denominados así debidos a que obedecen a las características propiamente del terreno; además de ellos depende la distribución espacial de los eventos. Se le denomina también factores determinantes. Geología Es quizás uno de los factores más importantes que predisponen la ocurrencia de deslizamientos. El término geología refiere al tipo o tipos de materiales que conforman una ladera, de acuerdo a esto se puede conocer desde la forma de rotura y tipo de movimiento con que pueda darse un deslizamiento. Es distinto un deslizamiento en suelo que en roca, en arcillas que en arenas, etc. Abí radica la importancia de este factor, ya que de acuerdo a las características geológicas de los materiales se plantea el análisis para su tratamiento y solución. Geomorfología La geomorfología está referida a la forma con que se presentan en el campo las unidades geológicas, y que son el resultado de la acción de agentes erosivos como el agua, viento, hielo, etc.; las cuales moldean el terreno de formas caprichosas como se las encuentra hoy en día. Es así que se pueden presentar cóncavas en el caso de depresiones, convexas en el caso de colinas o planas en el caso de llanuras. Además, según las geoformas es posible reconstruir la evolución de la geodinámica en cualquier área, lo que ocurrió en el pasado ocurrirá en el futuro. Por ejemplo, la probabilidad de que ocurra un movimiento en masa en una ladera escarpada en mayor a la probabilidad de que ocurra en BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 52 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA una llanura. Pendiente ffif La pendiente viene a ser la relación que guarda la distancia unitaria horizontal con la vertical de la ladera, reflejada en la inclinación de esta. Es así que se puede plantear que a mayor pendiente mayor probabilidad de que ocurra un movimiento de ladera. Para esta investigación se optó por tomar la clasificación propuesta por Castro (1995), Tabla 04. Denominación Rango de Proceso Pendiente ¡•¡ Suave o·- 2· .. Suavemente inclinado 3"- 7" Erosión laminar Moderadamente inclinado a· - 12• Inicio de erosión lineal, comienzo de reptación Inclinado 13"-24" Erosión lineal intensa y disminución de la erosión laminar Muy inclinado 25"- 32" Inicio de deslizamientos, la erosión lineal deja de ser importante Fuertemente inclinado 33"- 39" Intensificación de los deslizamientos, inicio de desprendimientos Inclinación casi vertical a >39" Predominio de vertical desprendimientos, .. Tabla 04. Clas1ficac1on de pendientes propuesta por Zulfahml et al, 2002 . Vegetación La presencia o ausencia de vegetación sobre una ladera determina de alguna forma la estabilidad de esta, (foto 01 ). Por ejemplo, funciona para evitar problemas de erosión, reptación y fallas superficiales, en caso de árboles de raíz profunda estos le aportan una resistencia cohesiva significativa a los mantos de suelo más superficiales y al mismo tiempo, facilitan el drenaje BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 53 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDI subterráneo, reduciendo en esta forma la probabilidad de deslizamientos poco profundos. Por otra parte, influyen de forma negativa ya que sus raíces a través de la energía mecánica que ejercen sobre el terreno, rompen y abren grietas para apoyarse sobre él, generando superficies de debilidad susceptibles a sufrir roturas profundas, o en tal caso sirven como caminos por donde se infiltra el agua de lluvia hacia estratos más profundos en forma rápida, lo cual desfavorece a la estabilidad de una ladera. Por otro lado, la ausencia de vegetación, facilita la de erosión de los terrenos, generándose, en caso de que el agente erosivo sea el agua, surcos y finalmente cárcavas que socavan e inestabilizan las laderas, sea cual fuese el material. • ·---.i- 1 / ~· --'---..-e---'--'-""'' > __ ... e;""\....._• . ! . ' -4- ,.. .. :, .... ~ _,. ~ -~"' "" ' __ .J Foto 01: Contraste en la distribución de deslizamientos entre laderas boscosas y pastizales, Isla Norte, Nueva Zelanda. Obsérvese que en la ladera cubierta BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 54 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESliZAMIENTO FLUJO YANACOlPA FIM por pastizales ocurren diversos eventos de deslizamientos, mientras que en la ladera reforestada no se aprecia alguno. Fuente: Crozier, 201 O. Foto: Graham. 2.6.2 Factores detonantes También conocidos como extrínsecos, disparadores o factores externos; dentro de los más importantes abordaremos las precipitaciones pluviales, sismicidad y la actividad antrópica. Precipitación pluvial La lluvia es uno de los principales factores que afecta la estabilidad de laderas, muchos deslizamientos ocurren durante o después de los periodos de lluvia, además las áreas donde se registra mayor precipitación anual presentan mayores problemas de estabilidad debido entre otras cosas, a la existencia de caudales de flujo subterráneo y materiales más meteorizados que tienen incidencia en las propiedades geomecánicas del terreno. El efecto de la infiltración de agua de lluvia en una ladera aumenta la presión de poros de esta e induce a una disminución de la resistencia al cortante, que a su vez puede activar un deslizamiento. Sismicidad Después de las precipitaciones pluviales los sismos son los principales desencadenantes de movimientos en masa. Cuando se presenta un sismo se generan fuerzas inerciales dentro de la ladera, las cuales aumentan los esfuerzos cortantes actuantes en la superficie de deslizamiento, lo anterior puede provocar desprendimientos de bloques, BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 55 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FDf deslizamientos, flujos de suelos y avalanchas, dependiendo de las características intrínsecas de la ladera como son su topografia, el tipo y propiedades de las rocas, los suelos de cobertura vegetal, el nivel freático y el tipo de vegetación, además de la magnitud del sismo y de la distancia al epicentro. Antrópico La inestabilidad de laderas puede ser producida por la actividad humana al alterar y modificar el equilibrio que existe en la naturaleza. Esto se refleja en el crecimiento acelerado y la inadecuada planeación territorial de muchas poblaciones y ciudades en todo el mundo, los cuales han generado transformaciones antropogénicas negativas en el espacio; llevando a la urbanización de zonas con terrenos escarpados donde las condiciones geológicas, geotécnicas, hidrológicas y topográficas no son las más apropiadas para la construcción de edificaciones. Además la deforestación para ampliar y usar terrenos en actividades agropecuarias, es una de las actividades antrópicas que ha provocado que áreas estables sean calificadas como inestables debido a las nuevas condiciones a la que se somete. 2.7 INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA DE DESLIZAMIENTOS La presión de poros se puede monitorear utilizando excavaciones de observación o piezómetros, los cuales pueden ser de tubo abierto, neumáticos o de cable vibratorio. El tipo de piezómetro a seleccionar para cada estudio específico depende de las características de funcionamiento del piezómetro y de su precisión. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA " 56 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 2.7.1 Piezómetro de hincado Consisten en un diafragma metálico que separa la presión del agua del sistema de medida. Un cable tensionado está unido al punto central de un diafragma metálico. Las deflexiones del diafragma ocasionan cambios en la tensión del cable, la cual es medida y convertida en presión, figura OO. Los piezómetros de cuerda vibrante miden, con gran precisión, la presión intersticial en el punto donde se instalen. También pueden incorporar un sensor térmico, permitiendo así la medición simultánea de la temperatura. Mediante un sistema automático de adquisición de datos, y centralizando la información transmitida por el piezómetro en un ordenador, se puede realizar el seguimiento y monitorización, en tiempo real, de las presiones intersticiales. La utilización de piezómetros de hilo vibrátil origina, con frecuencia, errores por el comportamiento del piezómetro a través del tiempo (Abramson y otros, 2002). Una dificultad relativamente común de los piezómetros de hilo vibrátil, es la deformación o "creep" a largo plazo, lo cual modifica la tensión del cable y la precisión de las medidas. Igualmente, el sensor es susceptible a daños por la acción de los rayos durante las tormentas eléctricas. El cable metálico enterrado en el piso, actúa como un elemento que atrae los rayos. Entre las ventajas del piezómetro de hilo vibrátil se encuentra la facilidad de lectura y la poca interferencia para la colocación de rellenos. Igualmente, puede utilizars.e para medir presiones negativas de agua. El principal uso de los piezómetros de hilo vibrátil, se relaciona con la facilidad para incorporarlos a los sistemas automáticos de adquisición de datos y la posibilidad de transmitirlos a grandes distancias. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 57 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDI En las siguientes imágenes se muestran diversos tipos de sensores de piezómetros de cuera vibrante. El diseño tipo de uno de estos sensores se ilustra en la Figura 11: Figura 11. Diseño tipo de un sensor de piezómetro. 2.7.1.1 Principio de funcionamiento El principio de funcionamiento de un piezómetro es el siguiente: El líquido cuya presión se quiere conocer, en nuestro caso el agua, entra a la cavidad 1 a través del filtro colocado en su extremo. Dicho filtro permite el paso de agua y reteniendo las partículas en suspensión que pueda arrastrar el agua. El agua que entra en la cavidad, ejerce presión sobre la membrana impermeable que separa la cavidad 1 de la 2. Según aumenta la presión, la membrana se desplaza hacia la cavidad 2. En la cavidad 2 se sitúa una cuerda de acero tensada, sujeta en un extremo a una pieza fija, y en el otro, a la membrana que se desplaza en función de la presión del líquido en el que se halla inmersa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 58 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Dentro de la cavidad 2 se encuentran dos bobinas eléctricas, que completan el instrumento de medición. Una de las bobinas se encarga de excitar la cuerda mediante impulsos eléctricos, mientras que la otra capta la frecuencia de vibración de la cuerda, convirtiéndola en corriente eléctrica, transmitiéndola finalmente al receptor, Figura 12. <::- Cuerda de Metal Membrana Filtro Cavidad 1 1 ~-----4.--~r---~~·-~~---~-J ~----.,_----.....__ ________ _ J---l. L--..;..... __ ~ ~-:::Bob1nas -,-~-"--"'-·_J, " -- --- ---r- Cavidad2 . 1 Figura 12. Esquema común del sensor piezométrico. La frecuencia a la que oscila la cuerda (f) es inversamente proporcional a la distancia entre sus extremos (1), que es, a su vez, función de la presión que ejerce el agua en la membrana. El cuadrado de la frecuencia de la cuerda varía proporcionalmente a la presión aplicada según la fórmula P-PO =k·[f 2- (f0)2], después de corregir o despreciar el error de efecto térmico, midiendo por tanto, la amplitud del movimiento de vibración (1/f, en microsegundos) podemos calcular la elongación (1) y con esta la presión que ejerce el líquido sobre la membrana que es, obviamente, la presión intersticial que queremos medir. Cada piezómetro es único y, una vez construido, necesita una calibración inicial, de la que se obtiene su constante de conversión, que será necesaria para transformar las frecuencias medidas, en presiones. Además justo antes de ponerlo en funcionamiento se mide su "cero" de presión, que también es distinto para cada piezómetro. Esta operación se realiza introduciendo el piezómetro en un cubo de agua a cota próxima a la superficie, y se BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 59 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM mide en microsegundos el periodo de oscilación que será el correspondiente a la presión atmosférica. El conocimiento de estos dos valores, constante de conversión y frecuencia a presión atmosférica, es necesario para poder convertir los valores dados en unidades de tiempo, a unidades de presión. 2.8 CLASIFICACIÓN DE SUELOS Braja (20 1 0), define al suelo como como el agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta (partículas sólidas) junto con el líquido y gas que ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas. 2.8.1 Clasificación de suelos Para expresar de forma concisa las características de los suelos, actualmente existen dos clasificaciones que usan la distribución por tamaño de grano y plasticidad de los suelos, estos son el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y el sistema AASHTO. Para la presente investigación se ha utilizado el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, el cual se detalla a continuación: Clasificación SUCS El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (Unified Soil Classification System USCS, siglas en inglés), es el sistema utilizado en la ingeniería para clasificar los suelos de acuerdo con el tamaño de los granos gruesos que lo componen y los límites de consistencia de los finos. Este sistema fue originalmente propuesto por Casagrande (1942), y adoptado como sistema estándar en 1969 por la Sociedad Americana para Ensayos de Materiales (ASTM). De acuerdo con este sistema, las gravas y las arenas conforman la BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 60 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA fracción gruesa, mientras que los limos, arcillas y turba la fracción fina. FIM El sistema SUCS, para la clasificación utiliza prefijos como: G (significa grava o suelo gravoso), S (arena o suelo arenoso), M (limo inorgánico), C (arcilla inorgánica), O (limos y arcillas orgánicas), Pt (utilizado para turbas, lodos y otros suelos altamente orgánicas), W (suelo bien gradado), P (duelo mal gradado), L (suelos baja plasticidad) y H (suelo de alta plasticidad). Un suelo bien gradado (well graded soil) refiere a los suelos granulares (arenas, gravas) que presentan una mezcla proporcional de todos los tamaños de granos para un volumen de suelo dado, Figura 13. Berry & Reid (1993) indican la posibilidad de expresar la gradación numéricamente mediante el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cz), que se definen, respectivamente, de la siguiente manera: Donde DIO, D30 y D60 son los tamaños de partícula para los cuales ellO, 30 y 60% del material, respectivamente, es más fino que esos tamaños. De acuerdo con el sistema de clasificación SUCS, los suelos se clasifican como bien gradados si Cu > 4 ó 6 y 1 < Cz < 3. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 61 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA - ~... ~. • • • .... f • ~ •• o o • oh f j.-•• of --Hi-'-'-:,..._,..__.¡ .... ~ ., ... . . . .... IDf Figura 13. Curvas de gradación tfpica, suelo A es bien gradado, suelo B es uniforme y suelo Ces gradación discontinua (Berry & Reid, 1993) Limites de Atterberg "A principios de 1900, un científico sueco, Albert Mauritz Atterberg, desarrolló un método para describir la consistencia de los suelos de grano fino con contenidos de agua variables. Dependiendo del contenido de agua, la naturaleza del comportamiento del suelo se clasifica arbitrariamente en cuatro estados básicos, denominados sólido, semisólido, plástico y líquido" (Braja, 2008), por tal, las fronteras entre estos estados se denominan limites de Atterberg o también llamados límites de consistencia. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y líquido o viscoso, Figura 14. La arcilla, por ejemplo, si está seca se encuentra muy suelta o en terrones, ailadiendo agua adquiere una consistencia similar a una pasta, y añadiendo más agua adquiere una consistencia fluida. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 62 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA L. Retracción L.Piásdoo Sólido Semi - Sólido Plástico Ow% L.Líqnldo 1 Liquido Figura 14: Límites de Atterberg o de consistencia. Fuente: Braja 2008. lOOw% El contenido de agua con que se produce el cambio entre estados varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, aceptan deformaciones sin romperse (plasticidad). Se trata de la propiedad que presentan los suelos hasta cierto límite. Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo de ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite conocer la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg nos indican su calidad, completando así el conocimiento del suelo. Frecuentemente se utilizan los límites directamente en las especificaciones para controlar los suelos a utilizar en terraplenes. El índice de plasticidad, que indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica, y el índice de liquidez, que indica la proximidad del suelo natural al límite líquido, son características especialmente útiles del suelo. Índice de plasticidad: Índice de liquidez: BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 63 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA Dónde: WL 1' . 1' 'd = Imite IqUI O Wp 1' . 1' . = Imite p astico lVn =humedad natural JL = lVn -l·Vp WL -Wp 11]\"P IDI Debe tenerse en cuenta, no obstante, que todos los límites e índices, a excepción del límite de retracción, se determinan en suelos que han sido amasados para formar una mezcla uniforme suelo-agua. Este proceso de amasado conduce al ablandamiento de la masa como consecuencia de la destrucción del ordenamiento de las moléculas bipolares de agua, a la reorientación de las láminas de arcilla y a la ruptura de la estructura que el suelo adquiere durante su formación por sedimentación o consolidación. Al cesar el proceso de amasado, las láminas de arcilla vuelven a orientarse y las moléculas de agua adquieren ligazón, pero la estructura del suelo no vuelve a ser la misma. Por tanto, habrá que señalar que los límites no dan indicación alguna sobre la estructura del suelo o de los enlaces residuales entre partículas que pudieran haberse desarrollado en el terreno natural. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 64 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA CAPÍTULO III GEOLOGÍA 3.1 ESTRATIGRAFÍA IDf La secuencia de las unidades litoestratigráficas en el área de estudio está conformada de la siguiente manera: Formaciones Clásticas del Neocomiano - Aptiano El grupo Goyllarisquizga es la unidad que caracteriza a este tiempo geológico, están conformados por sedimentos elásticos del Neocomiano (145-113 m.a) en la parte de los Andes Centrales y Septentrionales. La facie que abarca el mayor porcentaje del área de estudio aflora en la Cordillera Occidental, consiste de cuarcitas, lutitas y calizas que corresponden a la Formación Chimú, Santa, Carhuaz y Farra!. 3.2 GEOLOGÍA REGIONAL Geológicamente gran parte de la zona estudiada está conformada por rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas, cuyas edades comprenden desde el Jurásico, Cretáceo hasta el Cuaternario Reciente. Las Formaciones sedimentarias tiene un origen marino continental, es decir fueron antiguos fondos oceánicos que emergieron con el inicio del desarrollo andino, esta orogenia se inició en el Paleozoico Superior hace 290 millones de aílos. Al final del Jurásico, los Andes peruanos estuvieron caracterizados por la presencia de un alineamiento volcánico denominado Colán, asociado a una sedimentación continental. Este conjunto volcánico sedimentario fue bruscamente BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 65 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA ' FIM reemplazado por una cuenca marina subsidente, la que se le denominó Cuenca Chicama, conformada por lutitas con intercalaciones de areniscas. Mientras que, en ambientes continentales marinos presentes en la Formación Chimú, están conformados por areniscas con presencia de mantos de carbón antracita. Suprayaciendo a la Formación Chimú se encuentra la Formación Santa conformada por calizas y arcillitas calcáreas. En cuanto a Jos depósitos cuaternarios conformados principalmente por materiales coluviales. Las Formaciones presentes en el área tienen dirección andina, es decir, NW-SE. Wilson J. y otros en el afio 1967, estudiaron la geología de la parte NE de la Región Ancash, la cual comprendía las localidades de Pomabamba y Parobamba, en el año 1995 INGEMMET realizó la actualización de la litoestratigrafia por medio de la Dirección de Carta Geológica Nacional, en base a ambos estudios se citan las unidades litológicas que afloran en las inmediaciones de Parobamba, que consisten de rocas de edad Cretácica y Jurásica conformadas por Iutitas con intercalaciones de areniscas y calizas; dichas unidades se describen a continuación, Plano P-04: 3.3 GEOLOGÍA LOCAL En Parobamba se distinguen 5 unidades estratigráficas, descritas a continuación, Plano P-05: 3.3.1 Formación Chicama (Js-Ch) Las rocas que conforman la formación Chicama son blandas, debido a la cantidad de material limo-arcilloso, esto ha favorecido el desarrollo de una topografia suave y más o menos ondulada. Esta unidad está conformada por estratos de lutitas con intercalaciones de areniscas, contienen abundantes nódulos negros ferruginosos, se han encontrado BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 66 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA fósiles piritizados (ammonites). Sobre esta formación se asienta el área urbana de Parobamba, sector Rucuchujirca, Yanacolpa viejo, Laurel. 3.3.2 Depósitos palustres (Q-pal) Son sedimentos de grano fino como arcillas, limos y arenas con alto contenido orgánico, depositadas en partes altas donde se forman bofedales sobre formaciones recientes, a consecuencia de intensa meteorización in situ y presencia de agua. Estos depósitos son poco competentes y favorecen la ocurrencia de deslizamientos cuando se hallan en fuerte pendiente, Foto 02. Foto 02. Laguna originada por la emanación de agua proveniente de varios puntos ubicados en cotas superiores, los sedimentos arcillosos se sobresaturan aumentando el peligro de nuevos deslizamientos. Se observó que dichos flujos tienden a infiltrarse en el subsuelo. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 67 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOlPA 3.3.3 Depósitos Fluvio-aluviales (Q-tl/al) Son materiales que se caracterizan por presentar clastos subredondeados de arenisca los cuales han sido depositados en depresiones y hondonadas por acción del agua. Se observan principalmente en la parte baja la quebrada Chogo distribuidos a ambas márgenes de la misma, entremezclados con bloques de carbón antracítico correspondientes a la litología de la Formación Chimú, Foto 03. así por la combinación e intercalación de los tipos de depósitos antes mencionados. 3.3.4 Depósitos de talud o detritos (Q-ta) Son materiales conformados por clastos angulares a subredondeados fragmentados, transportados y depositados por la fase de flujo, se presentan inconsolidados sin estratificación y de diversos tamaños desde los 20 cm de BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 68 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDJ diámetro hasta los 1-2 cm, la matriz corresponde a una mezcla de arena y arcilla, Foto 04. La constante dinámica de los eventos correspondientes a los afios 2002, 2012 y recientemente en la reactivación del 2013 ha dejado evidencias de los planos de superficies originales. Dichas superficies han descendido en promedio entre 2- 4m de profundidad. 3450 aprox, se concentran en la parte central y lateral del flujo. La reactivación del año 2013 definió claramente la granulometría de estos materiales. 3.3.5 Depósitos Coluviales (Q-co) Son acumulaciones de materiales sueltos que han sido depositados por acción de la gravedad, están conformados por clastos angulosos de distinto tamaño, observándose en algunos sectores bloques de hasta 2 m de diámetro, Foto 05; se observan en algunos sectores pequefias acumulaciones de áreas de grano medio a grueso procedentes de la intensa erosión de las areniscas de la formación Chicarna. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 69 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA coluviales están conformados por clastos angulosos debido a su corto o escaso recorrido, se han observado también deslizamientos y caída de rocas de baja magnitud en tamaño y volumen. 3.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL El área de estudio se caracteriza por presentar plegamientos tipo sinclinales producidos por esfuerzos compresivos cuyos ejes tienen una orientación NW-SE. (INGEMMET, 1995), Plano P~6. 3.4.1 Unidades Estructurales Se reconocen dos unidades estructurales en las inmediaciones de Parobamba: BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 70 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA 3.4.1.1 Pliegues {1ll¡p IDf Los pliegues encontrados en esta área varían en forma y tamaño, según la naturaleza de la roca. Las formaciones Cretáceo-Jurásicas como Chimú y Chicama respectivamente tienen pliegues de 500m a 1 OOOm de largo respectivamente, que son rocas de naturaleza arcillosa, Foto 06. Los plegamientos son de tipo sinclinal y tienen una orientación NW-SE. observan a 50 metros del deslizamiento Yanacolpa. El deslizamiento y flujo de detritos del sector Yanacolpa se desarrollan sobre estas estructuras. 3.4.1.2 Falla inferida Se observan lineamientos estructurales (probable falla de rumbo) localizado a 1.5 km al NW de Parobamba. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 71 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 3.4.1.3 Falla de la Cordillera Blanca liNP Estos sistemas de fallas se encuentran localizadas en el departamento de Ancash y se orientan en dirección NlOOE y Nl50E. Los ángulos de buzamiento están comprendidos entre 55° y 75°. El sistema de Fallas de la Cordillera Blanca es de tipo normal y alcanzan una longitud de 190 km aproximadamente con saltos verticales en el orden de 1 a 50m. 3.4.1.4 Falla de Quiches Se ubica en el norte de la región Ancash, entre los poblados de Quiches y Chingalpo, en la margen occidental del río Marañón, al noreste de Huaraz que forma parte de la Cordillera Occidental. La falla de Quiches se encuentra al noreste a 15 km de la zona de estudio aproximandarnente. La falla de Quiches tiene un rumbo noroeste-sureste, longitud de 20 km y se divide en dos segmentos (Liamacorral y Angasharj). A partir de estudios de fotointerpretación, cartografiado geomorfológico, morfológico, microtectónico, paleosismológicos y análisis sismológicos, se puede establecer que la falla hizo aflorar areniscas cuarzosas y calizas cretáceas (Bellier et al., 1991 ), de la misma manera desplazó dos depósitos de morrenas glaciares cuaternarias y depósitos fluvioglaciares. El frente del escarpe se encuentra aproximadamente paralelo a la falla principal. Se observa a lo largo de su traza charcas por colapso de falla o sagpond (Bellier et al., 1991). Además se observó una zona de fracturas y fallas antitéticas con dirección de buzamiento NE, desplazamiento de 1 m (Heim, 1949). BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 72 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA lil\1' FIM Esta falla fue reactivada con movimiento normal durante el fuerte sismo que ocurrió el 10 de noviembre de 1946 en Ancash (M= 7 .25) y que generó escarpes verticales hasta de 3,5 m (Foto 7). El mecanismo focal obtenido por Silgado (1951) y Doser (1987) es de tipo normal, puro, con planos nodales orientados en dirección noroeste-sureste. La orientación de los planos nodales es N315"E, coherente con la orientación de la traza de falla observada sobre el terreno. Doser (1987), a partir de sismogramas teóricos, obtiene una profundidad de 15-17 km para el foco, un momento Sísmico de 1, 7E26 dina-cm y una longitud de 28 km. El total de la energía sísmica se liberó en 6 segundos. La magnitud estimada es de 6-6.3 Ms y 6.5-6.9 mb. A partir del análisis paleosismológico se puede afirmar que el periodo de recurrencia es de 11 000 años (Doser, 1987; Schwartz, 1988). 3.5 SISMICIDAD El borde occidental de América del Sur se caracteriza por ser una de las regiones sísmicamente más activas en el mundo. El Perú forma parte de esta región y la actividad sísmica más importante está asociada al proceso de subducción de la placa oceánica bajo la placa continental, generando terremotos de magnitud elevada con relativa frecuencia. Un segundo tipo de actividad sísmica lo constituye la zona continental cuya deformación ha provocado la formación de fallas de diversas longitudes con la consecuente ocurrencia de sismos de magnitudes menores en tamaño a los que se producen en la primera fuente (Cahill e Isacks, 1992; Tavera y Bufom, 2001). Para el análisis del peligro sísmico es necesario efectuar estudios que permitan conocer el comportamiento más probable de la sismicidad con respecto a la zona de estudio. Este conocimiento permitirá zonificar, planificar y proponer medidas. de mitigación ante los efectos que trae consigo. Una forma de conocer el probable comportamiento sísmico de un lugar es mediante la evaluación del peligro sísmico en términos probabilísticos, es decir predecir las posibles aceleraciones que podrían BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 73 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA ocurrir en un lugar determinado. FIM El análisis de peligro sísmico se realiza aplicando la metodología desarrollada por Comell ( 1968) en términos probabilísticos, metodología que fue modificada e implementada en el programa de cómputo RISK por McGuire (1976). Esta metodología integra información sismotectónica, parámetros sismológicos y leyes de atenuación regionales para los diferentes mecanismos de ruptura. El resultado es una curva de peligro sísmico, donde se relaciona la aceleración y su probabilidad anual de excedencia. 3.5.1 Sismotectónica La actividad sísmica en el país es el resultado de la interacción de las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana y de los reajustes que se producen en la corteza terrestre como consecuencia de su interacción y cuya evidencia más resaltante es el proceso orogénico contemporáneo constituido por los Andes y la morfología alcanzada por la cordillera. La idea básica de esta teoría es que la envoltura más superficial de la tierra sólida, llamada Litósfera (100 Km), está dividida en varias placas rígidas que crecen a lo largo de estrechas cadenas meso-oceánicas casi lineales; dichas placas son transportadas en otra envoltura menos rígida, la Astenósfera, y son comprimidas o destruidas en los límites compresionales de interacción, donde la corteza terrestre es comprimida en cadenas montai!osas o donde existen fosas marinas (Berrocal et al, 1975). Los rasgos tectónicos superficiales más importantes en el área de estudio son: BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 74 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 3.5.2 Sismicidad Histórica FIM Silgado (1978) realizó la más importante descripción ordenada de la historia sísmica del Perú. Desde el siglo XVI hasta el siglo XIX solo se reportan los sismos sentidos en las ciudades principales, indicando que dicha actividad sísmica no es totalmente representativa, ya que pueden haber ocurrido sismos importantes en regiones remotas, que no fueron reportados. Para la mayoría de los sismos registrados en la región de Ancash, Silgado elaboró sus respectivas tablas de intensidades en dicho estudio y que se presentan en el Cuadro 03. Fecha Intensidad Localidades afectadas 1725-01-06 VIl Yungay, Trujillo 1932-01-19 V-VIl Lima 1946-11-10 VIl Pallasca, Pomabamba 1947-11-01 VIII Satipo 1948-02-14** VIl Quiches 1956-02-17 VIl Chimbote 1956-02-17 VI Callejón de Huavlas 1955-02-09 VI Lima 1961-07-03 VI Chimbote 1963-09-24 V7VI Cordillera Negra 1966-10-17 VIII Lima 1970-05-31* V-VI Callejón de Huaylas: Huaraz, Yungay; zona costera: Casma, Huarmey, Chimbote, etc. 1971-05-05 VI Sihuas-San Miguel .. Cuadro 03. Datos Macros1sm1cos de la Reg1on Ancash Fuente: Silgado, 1978; IGP, 2005. • Evento el cual se tiene registro de primera actividad del deslizamiento. •• Probablemente ocasionó la inestabilidad de la ladera sobre la cual luego se desarrollaron los movimientos en masa (deslizamiento-flujo) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 75 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA El 10 de Noviembre del 1946 ocurrió un terremoto de intensidad VII que causó 1 386 víctimas, el movimiento sísmico abarco un área de percepción de 450,000 km2, el epicentro fue situado entre las coordenadas: 8°10' a 8°26' de latitud sur y 77°27' a 77°52' de longitud oeste. Ocurrieron transformaciones topográficas y derrumbes en la parte alta del pueblo de Quiches. El terremoto tuvo importancia debido a que puso al descubierto una falla tectónica hoy conocida como falla de Quiches de 1 O km de longitud con rumbo promedio de N 42°W, ubicada a 30 km al NE de Parobamba. Se reportaron grandes derrumbes en la~ quebradas de Pelagatos, Shuitococha, Llama y San Miguel, que ocasionaron represamientos, por otro lado se produjeron numerosos agrietamientos en el terreno cerca a Quiches, Mayas, Huancabamba, Conchucos y Citabamba. El 31 de Mayo de 1970 ocurrió uno de los terremotos más catastróficos en la historia del Perú. El número de víctimas fue de 50 mil personas aproximadamente (Comisión de Reconstrucción y Rehabilitación de la zona afectada CRYRZA) La mayor mortalidad se debió a la ocurrencia de una gran avalancha que siguió al terremoto y que sepulto al pueblo de Yungay, en el Callejón de Huaylas. La comisa del Nevado de Huascarán, se desprendió, arrastrando piedras, hielo y lodo cubriendo a la localidad de Yungay y parte de Ranrahirca. Otros aludes de menor magnitud se produjeron sobre las lagunas glaciares de Llanganuco y Parón. Los más grandes deslizamientos, según Ericksen ( 1970) estuvieron concentrados en los cursos bajos del río Santa y tributarios. 3.5.3 Catálogo sísmico para el Perú El catálogo sísmico para el Perú fue compilado utilizando los catálogos del Instituto Geofisico del Perú (IGP) y la National Earthquake Inforrnation Center (NEIC) para el período de 1960-2011 y magnitudes Ms 2: 2.0. El catálogo BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 76 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM resultante contiene 13038 eventos sísmicos distribuidos entre las coordenadas latitud -22•s a 2"N y longitud -83°W a -67•w, Figuras 15 y 16. - - -- -· .. ::. ii -·· .... . - .. -.... . ~':'~-_:_ - - ./ ./ ~t··~~-i'~~Af1 ~~~~r.::s_ ... ~ =--=-· == .,.. ~~!MM "- . ' Figura 15. Mapa sísmico del Perú entre 1960-2011. (Tavera, H. 2011) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 77 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA tHSTRIBUCtON DE ISOACEl.ERACIONES PARA UN 10'4 DE EXCEDEJtCIA ENSOAAC)S UNP IDI Figura 16. Mapa de isoaceleraciones máximas para un 1 O% de probabilidad de excedencia en 50 años (Jorge Alva Hurtado. 1993) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 78 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA CAPÍTULO IV GEOMORFOLOGÍA Y GEODINÁMICA SUPERFICIAL 4.1 GEOMORFOLOGÍA FIM El relieve de la superficie terrestre es el resultado de la interacción de fuerzas endógenas y exógenas. Las primeras actúan como creadoras de las grandes elevaciones y depresiones producidas fundamentalmente por movimientos de componente vertical, mientras que, las segundas son los desencadenantes de una contínua denudación que tiende a rebajar el relieve originado, estos últimos llamados procesos de geodinámica externa se agrupan en la cadena meteorización-erosión, transporte y sedimentación (Gutiérrez, 2008). El estudio de la geodinámica externa implica un sistema de proceso-respuesta, siendo el primero el agente creador y el segundo la forma resultante. En este capítulo se describen las características de las geoformas existentes en el cerro Yanacolpa, en relación al origen y procesos que modifican constantemente el paisaje actual. En base al levantamiento topográfico realizado y mediante herramientas computacionales (SIG) se ha elaborado el Modelo Digital de Elevaciones (MDE) y el Plano de Pendientes (Planos P-07 y P-08), con el fin de delimitar las características topográficas del terreno, éstas fueron verificadas y validadas durante el trabajo de campo donde se cartografiaron y delimitaron las unidades geomorfológicas del cerro Yanacolpa, el producto de final es el Plano Geomorfológico Plano P-09. La geomorfología estudia las geoformas presentes en la superficie del relieve terrestre, investigando su origen y desarrollo como resultado de la ocurrencia de distintos procesos tanto endógenos como exógenos. En base a características del terreno, como elevación y pendiente se pueden delimitar ciertas geoformas. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 79 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FLUJO YANACOlPA 4.1.1 Modelo Digital de Terreno (MDT) FThl Es una representación gráfica en tres dimensiones de la superficie terrestre, mediante el proceso de interpolación realizado con los datos que se obtienen de las mediciones topográficas realizadas en la zona de estudio. Para la representación gráfica de la forma del relieve, se realizó la superposición de capas temáticas del MDT sobre el relieve en 3D como se indica en la Figura 17. Interpolación (método Kriging} ~ rl Pendientes Modelo Datos Curvas de topográficos Digital del nivel Terreno ..... ------ ... ~ ', ( '-1 Relieve 3D 1 ~ ... , ' ~ Superposición de ~l ~---------capas ' (MDT + Relieve 3D} Representación grafica de las elevaciones del relieve Figura 17. Procedimiento para la obtención del MDT. Fuente: Propia. El rango de elevaciones del área donde se desarrolla el Deslizamiento-flujo Yanacolpa va desde los 2900 hasta los 3800 m.s.n.m. Las zonas de menor elevación se ubican al sur en el valle formado por la quebrada Chogo, la zona urbana del distrito de Paro bamba se encuentra sobre los 3100 m.s.n.m aproximadamente, (Plano P-07) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 80 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA UNP FIM 4.1.2 Plano de Pendientes Es una forma gráfica de representar el grado de inclinación del terreno con respecto a su horizontal. Consiste en representar mediante colores zonas del terreno con pendiente semejante, esto se realiza utilizando las herramientas de geoprocesamiento del software SIG, usando como archivo fuente el MDT generado anteriormente. Para una mejor visualización gráfica del plano de pendientes, se realizó la superposición de capas temáticas de las pendientes reclasificadas sobre el relieve en 3D como se indica en la Figura 18. lnteopolaciiJn (método Ktiging) ~ Datos 1 topográficos Modelo Digital del Terreno Superposicilm de capas (PR + Relieve 30) 1 Curvasde 1 -1 nivel ~Reáassify ,-Pe-n-di-entes-'! ) - - - - • , -------... ' Pendientes , .,.- ... , '~ reclasificado : ', LJ Relieve 3D 1 • (PR) ' ....... ,.,'',.. , =:;·--r--- /------' Representación grafica del mapa de pendientes Figura 18. Procedimiento para la obtención del mapa de pendientes. Fuente: Propia. Los rangos de pendientes fueron elaborados en base al Manual para la Evaluación de Riesgos originados por Fenómenos Naturales, publicado por BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 81 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA UNP FIM CENEPRED (2013), cuyos valores se han modificado, se detallan en la Tabla 05: La zona urbana del poblado de Parobamba, presenta pendientes bajas, que van desde 0° hasta 15° de inclinación en promedio, estas mismas características presenta el barrio Yanacolpa viejo y nuevo. Sin embargo, la ladera que separa estos dos sectores muestra rangos de pendiente que varían desde los 20° hasta mayores a 40°, Plano P-08. Pendiente Denominación Proceso en grados < 5. Llano 6°- 10° Débilmente inclinado Erosión laminar 11°-20° Moderadamente Inicio de la erosión lineal. inclinado Comienza la reptación 21 • -3o· Inclinado Erosión lineal intensa y disminución de la erosión laminar 31°-45° Muy inclinado Comienza los deslizamientos. La erosión lineal deja de ser importante > 45 Fuertemente inclinado Intensificación de los deslizamientos. Comienzan los desprendimientos .. .. Tabla 05. Clas1ficac1on de la pendiente y mamfestac1on de procesos morfodinámicos, Fuente: Castro (1995). Modificado de Manual para la Evaluación de Riesgos originados por Fenómenos Naturales (CENEPRED 02 Versión). 4.1.3 Unidades Geomorfológicas En base a lo descrito anteriormente y al cartografiado en campo se reconocieron las geoformas presentes en el área de estudio y sobre los cuales se han desarrollado el deslizamiento y posterior fase de flujo Yanacolpa, las geoformas están caracterizadas por presentar relieves suaves, conformados por cumbres de montaña, laderas de montaña y valles, los que se describen a continuación, BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 82 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA PlanoP~9: 4.1.3.1 Cumbres de montaña (Cu-m) l;J\l' Fll\i Esta unidad cubre el 20% del área estudiada. Se presenta con pendientes superiores a 50° de inclinación en la parte alta del cerro Yanacolpa, en el límite de esta unidad con las laderas de montaila se han formado agrietamientos, resultado de la reactivación que ocurrió en el mes de Junio del año 2013, Fotos 07a y 07b. Foto 07a. Unidad cumbres de montañas límite con la unidad ladera de montañas, obsérvese la intensa actividad geodinámica sobe esta última unidad. Foto 07b. Las flechas indican los agrietamientos (líneas amarillas discontinuas), evidenciando formación de nuevas zonas de debilidad, estas zonas se ubican 50m hacia la parte posterior de la escarpa principal. 4.1.3.2 Ladera de montaña (La-m) Esta unidad cubre el 60% del área estudiada. Se presenta con pendientes superiores a 30° de inclinación en la parte alta del cerro Yanacolpa (Foto 08) y entre 15° y 30° de inclinación en la parte baja del cerro en mención, Foto 09. La escasa cobertura vegetal facilita la acción erosiva del agua de escorrentía. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 83 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA tll\1' IDt Foto 08. Parte alta del deslizamiento Yanacolpa se observan laderas con pendiente superior a 30° de inclinación cubierta por materiales coluviales y escaza cobertura vegetal. Foto 09. Vista de la parte media del deslizamiento-flujo Yanacolpa en el sector Yanacolpa, son laderas con pendiente suave de 15° a 30°. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 84 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.1.3.3 Terrazas aluvionales (Te-a) UNP FIM Esta unidad geomorfológica se observa en la parte baja de las quebradas Gotush y Yanacolpa, conformadas por depósitos aluviales que muestran superficies planas ligeramente inclinadas las cuales se distribuyen en forma escalonada a lo largo de ambas márgenes de las quebradas antes mencionadas, Foto 1 O. Foto 1 O. Zona de acumulación de materiales de origen aluvional (línea discontinua color amarillo) 4.1.3.4 Valle angosto (Va-a) Se caracteriza por presentar depósitos coluvio-aluviales circunscritos al canal de la quebrada Chogo con cauce estrecho y paredes subverticales, Foto 11. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 85 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA Foto 11. Quebrada Chogo que presenta cauce estrecho. 4.2 GEODINAMICA SUPERFICIAL - -"""' r , ~ ' . ... .. ..-.~ La geodinámica es la rama de la geología que se encarga de estudiar los procesos físicos y agentes que modelan la capa externa y/o superficial de la Tierra, así como la evolución de estos en el tiempo. El territorio peruano está sometido a una fuerte actividad geodinámica, debido a la interacción de la Placa Continental Sudamericana y la Placa de Nazca, produciéndose con mucha frecuencia eventos de geodinámica superficial, tales como deslizamientos, flujo de detritos (huaycos ), caída de rocas y aluviones, detonados en algunos casos por la actividad sísmica o volcánica, cuyas consecuencias han sido catastróficas, con pérdidas humanas, destrucción de áreas urbanas, obras de infraestructura, entre otros; con impacto negativo sobre el desarrollo socio-económico del país. Es así que el primer evento registrado del Deslizamiento - Flujo Yanacolpa fue originado por el sismo de 1970 (Terremoto de Yungay). Asimismo, el factor meteorológico natural más importante que afecta cíclicamente al BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 86 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FThi territorio nacional es el "Evento Niño"; el cual está asociado con variaciones de temperatura en la superficie del mar, y que llega a ocasionar lluvias torrenciales en la costa y graves sequías en la sierra del Perú. Así el Evento Niño del año 1987 de magnitud moderada según el SENAMHl, originó aumentos de temperatura en el mar de hasta 2°, provocando lluvias que llegaron entre 600 a 800 mm anuales, sobrepasando en más del doble al promedio normal en la zona de estudio (270 mm anuales). En ese año se registró un deslizamiento que transporto aproximadamente 120mil m3 de materiales. Posteriormente el evento Niño en el año 1998, ocasionó lluvias de hasta 1 OOOmm anuales, precisamente fue que en el 98 se produjo el deslizamiento y posterior flujo que movilizó hasta 450 mil m3 de sedimentos siendo el volumen más alto registrado a la fecha, los cuales destruyeron el poblado Yanacolpa Viejo conformado por 20 viviendas. La fase se flujo llego hasta la quebrada Chogo recorriendo 2.5 km aproximadamente. En los últimos 30 años han ocurrido eventos geodinámicos con graves consecuencias, tales como: el aluvión de Ranrajirca en 1961 que destruyó el pueblo del mismo nombre y en 1970 lo volvió hacer con parte del nuevo poblado, el terremoto de Yungay que ocasionó el aluvión que arraso a la ciudad del mismo nombre y provocó la muerte de 18, 000 habitantes. La variedad, intensidad y frecuencia de estos eventos antes mencionados, juegan un papel importante en el modelamiento y ·evolución del paisaje del Perú, pero son potencialmente peligrosos para la vida y la seguridad fisica del territorio nacional Es así que los deslizamientos constituyen los principales movimientos en masa que afectan al área de investigación, sin embargo 'también se evidencian eventos de reptación de suelos, además de extensas grietas en el terreno. Los factores que intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de geodinámica BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 87 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA superficial se clasifican como: 4.2.1 Factores Condicionantes FIM Denominados así debidos a que obedecen a las características propiamente del terreno; además de ellos depende la distribución espacial de los eventos. Se le denomina también factores determinantes. 4.2.1.1 Geología Es el factor más importante que predispone la ocurrencia del deslizamiento. La litología involucra al tipo o tipos de rocas y materiales que conforman la ladera del cerro Yanacolpa, de acuerdo a esto se puede conocer el plano de rotura del deslizamiento. El comportamiento de un deslizamiento en roca es distinto a un evento en suelos menos compactados y de naturaleza arcillosa. Ahí radica la importancia de este factor, ya que de acuerdo a las características geológicas de los materiales, determinados a través de los estudios geotécnicos, se plantea el análisis para su tratamiento y solución. Otro factor geológico que interviene en la activación o reactivación de eventos, son las estructuras geológicas presentes en la región tales como fallas, plegamientos, diaclasas. 4.2.1.2 Geomorfología Debido a que los suelos sobre los cuales se desarrollan los eventos son principalmente de naturaleza arcillosa, la geomorfología que presenta el Deslizamiento Flujo Yanacolpa, está referida a las geoformas, que son el BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 88 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA resultado de la acción de agentes erosivos como el agua de precipitaciones y de escorrentía, viento, hielo, etc.; las cuales han modelado el terreno con formas suaves las que se observan en la actualidad. En base las geoforrnas es posible reconstruir la evolución de la geodinámica del área, lo que ocurrió en el pasado es probable que vuelva a ocurrir en el futuro. 4.2.1.3 Pendiente Como se explicó en el ítem anterior, la pendiente es la relación que guarda la distancia horizontal con la vertical de la ladera, reflejada en la inclinación de esta. El deslizamiento flujo Yanacolpa se encuentra en el rango de pendiente moderadamente suave según la tabla que propone Zulfahmi, 2002, Tabla 04. 4.2.1.4 Hidrología Relativo al drenaje y cuerpos de agua. 4.2.2 Factores Detonantes También conocidos como extrínsecos, disparadores o factores externos; dentro de los más importantes abordaremos las precipitaciones pluviales, sismicidad y la actividad antrópica. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 89 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.2.1 Precipitación pluvial IDI La lluvia es uno de los principales factores que afecta la estabilidad de laderas, muchos deslizamientos ocurren durante o después de los periodos de lluvia, además las áreas donde se registra mayor precipitación anual presentan mayores problemas de estabilidad debido entre otras cosas, a la existencia de caudales de flujo subterráneo y materiales más meteorizados que tienen incidencia en las propiedades geomecánicas del terreno. El efecto de la infiltración de agua de lluvia en una ladera aumenta la presión de poros de esta e induce a una disminución de la resistencia al cortante, que a su vez puede activar un deslizamiento. 4.2.2.2 Sisrnicidad Después de las precipitaciones pluviales los sismos son los principales desencadenantes de movimientos en masa. Cuando se presenta un sismo se generan fuerzas inerciales dentro de la ladera, las cuales aumentan los esfuerzos cortantes actuantes en la superficie de deslizamiento, lo anterior puede provocar desprendimientos de bloques, deslizamientos, flujos de suelos y avalanchas, dependiendo de las características intrínsecas de la ladera corno son su topografia, el tipo y propiedades de las rocas, los suelos de cobertura vegetal, el nivel freático y el tipo de vegetación, además de la magnitud del sismo y de la distancia al epicentro. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 90 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.2.3 Antrópico FIM La inestabilidad de laderas puede ser producida por la actividad humana al alterar y modificar el equilibrio que existe en la naturaleza. Esto se refleja en el crecimiento acelerado y la inadecuada planeación territorial de muchas poblaciones y ciudades en todo el mundo, los cuales him generado transformaciones antropogénicas negativas en el espacio, llevando a la urbanización de zonas con terrenos escarpados donde las condiciones geológicas, geotécnicas, hidrológicas y topográficas no son las más apropiadas para la construcción de edificaciones. Además la deforestación para ampliar y usar terrenos en actividades agrícolas, es una de las actividades antrópicas que ha provocado que áreas estables sean calificadas como inestables debido a las nuevas condiciones a la que se somete. 4.2.3 EVENTOS DE GEODINÁMICA SUPERFICIAL Los principales eventos que se han registrado en el distrito de Parobamba, se desarrollan sobre la ladera del cerro Yanacolpa, el cual debe su nombre a la quebrada que discurre sus aguas por dicho cerro. Se delimitaron zonas en las cuales se producen movimientos en masa (MM) del tipo complejo, debido a la geomorfología del terreno, tipos de suelos, pendiente, entre otros, estos eventos se describen a continuación, Plano P -10: SECTOR YANA COLPA Movimientos complejos: Son aquellos que resultan de la combinación de dos o más tipos de movimientos (Deslizamiento y Flujo). Estos movimientos alcanzan BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 91 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM generalmente gran tamaño (Antoine, 1992) afectando, a veces, a laderas completas. 4.2.3.1 DESLIZAMIENTO YANACOLPA (Fase Inicial) Los deslizamientos son MM, en las que volúmenes de material intemperizado, bloques y masas de roca se desprenden y se desplazan cuesta abajo como una sola unidad, sobre un plano inclinado o sobre una superficie cóncava, la que se le considera la superficie de falla del evento, Figura 19. La primera fase de este movimiento en masa es el deslizamiento, el cual es considerado de gran magnitud debido a la extensión (1.05 km), la cantidad de volumen transportado ( <40 000 m3) y la peligrosidad que representa, la dirección de la maza de rocas y sedimentos es de NE-SW, afecta el 40% del cerro Yanacolpa. (Foto 12 a-b-c-d). La escarpa principal (Foto 12a) del deslizamiento se ubica a 3800 m.s.n.m, tiene una longitud de 200m con dirección NE, el salto de falla es de 1-2m (Foto 12b), cabe destacar que en la reactivación del mes de Junio del 2013, dicha estructura aumento su longitud y presentó movimientos retrogresivos intensos (agrietamientos que evidencian la formación de nuevas escarpas, la superficie de falla se extiende en dirección opuesta al movimiento). Los materiales sobre los cuales se formó la escarpa son suelos finos, conformados principalmente por arcillas y limos con menor porcentaje de arenas, la cobertura vegetal es escaza, conformada principalmente por Ichu. Las evidencias de este tipo de MM son los afloramiento de agua, manantes u oconales (Foto 12c ), estas formaciones estuvieron presentes sobre la escarpa principal en la zona denominada corona (4-5 puntos de agua), donde se registraron agrietamientos paralelos a subparalelos a la dirección de la escarpa BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 92 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA principal. La presencia de surgencias de agua incrementa la peligrosidad del deslizamiento ya que inestabilidad los sedimentos sobre los cuales se desarrolla este evento. La zona donde ocurre el deslizamiento puede estar delimitada por roca, formando una cuenca sedimentaria de origen marino sedimentaria, ya que se han encontrado afloramientos al SE y a los flancos del evento, es decir, los suelos presentes en el deslizamiento están asentados sobre un basamento que se encuentra a considerable profundidad, sin ningún dato de ingeniería (Refracción o SEV) que nos confirme esta teoría, se asume ya que la naturaleza arcillosa de dichos suelos y la geología histórica dejan abierta la posibilidad. Dichos emplazamientos rocosos tiene dirección andina (NW-SE), esta coincide con la formación de grietas de hasta 50-70m de longitud (Foto 12d), las mismas que delimitaron la zona de reactivación del evento del mes de Junio 2013. Foto 12a. Vista frontal de la escarpa principal con sa~o entre 5-7 m de altura hasta la escarpa secundaria, Foto 12b. Vista lateral de la escarpa principal que se extiende hasta 200 m de longitud en dirección NE, Foto 12c. Afloramientos de agua en el pie de la escarpa principal, estas se infiltran en el subsuelo a BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 93 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA llNP FIM través de las grietas, Foto 12d. Agrietamiento de 30 cm de ancho, este se extiende 70m en dirección casi perpendicular a la dirección de la escarpa principal. Figura 19. Esquema de las partes de un deslizamiento (Vames, 1991 ). Zona de acumulación del deslizamiento "Yanacolpa Los sedimentos de naturaleza arcillosa se comportan en presencia del agua como flujos hiperconcentrados, estos son capaces de transportar en suspensión bloques ~ de rocas de gran tamaño (Foto 13 e-f-g-h). BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 94 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Estos bloques se encuentran en la zona de acumulación o también llamada zona de depositación. Los sedimentos conformados por arcillas al entrar en contacto con el agua aumentan su densidad transportando rocas de 2m hasta 30cm de diámetro (e, f). La pendiente en esta zona pasa de moderadamente empinada a suave, el canal se acorta debido a este cambio de topografía (g, h). Este cambio de pendiente origina las grietas transversales (flecha amarilla foto h), que debido a la composición de los materiales son menos evidentes ya que se deforman rápidamente. Finalmente se presenta un cuadro con los parámetros geométricos del deslizamiento Yanacolpa, tales como: Largo, ancho y volúmenes aproximados, Cuadro 04. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 95 ® .:~~~,:~- . CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL . \.·-~·( <·.':_,d;.•.: ----~-:· .. DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA lll\"P FIM SECTOR YANACOLPA (Deslizamiento) Geometría Dimensiones (m) Lar¡:¡ o 700m Ancho 100m Profundidad estimada 5 Volumen 200 000 mo Aprox Cuadro 04. Parámetros geométncos del deslizamiento Yanacolpa. Fuente propia. Como se mencionó anteriormente se desconoce a cuanto de profundidad se encuentra el basamento rocoso sobre el cual se emplaza el deslizamiento, es por ello, se asume una profundidad de 5 a 7m para cálculo de volúmenes. Foto 14. Deslizamiento y posterior flujo de detritos sector Yanacolpa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CtjiROQUE HERRERA 96 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.3.2 FLUJOS DE DETRITOS "YANACOLPA" (Segunda Fase) 4.2.3.2.1 Caracterización de Flujos Conceptos Básicos FIM El perfil de un flujo se divide básicamente en tres partes, el "frente" donde se concentran los materiales más gruesos, el "cuerpo" y la "cola" donde se acumula parte del agua libre de sedimentos y la mezcla de agua con sedimentos finos. En planta, el flujo muestra una zona de iniciación que forma un embudo (la cual para movimientos en masa complejos sería la transición entre la zona de acumulación del deslizamiento y la fase de flujo), también tienen una zona de transición o zona de tránsito de flujo y una zona de depositación que generalmente tiene forma de abanico como se muestra en la Figura 20 (Bateman y otros, 2006). Cola ' -de! .... - Figura 20. Partes básicas de un flujo (Bateman y otros, 2006). En los flujos hay un origen de los sólidos, una distancia de recorrido y una zona de depositación (Figura 21) (lverson, 1997). El flujo pasa de BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 97 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDf una zona de alta pendiente (más de 40°) a una zona de depositación menor o igual a 3°. ,___,_ ""'la/Ida - - - de Re""rrrd 1 ----- o..___ . LH ·------ ~ l -- ----- ------- Depósito Figura 21. Esquema para la distribución de los materiales (lverson, 1997). Foto 15 (a-b) a. Vista desde la cota 3500 hacia el área urbana del distrito de Parobamba, en su parte inicial el flujo tiene forma de embudo, zona donde se acumuló los materiales procedentes del deslizamiento (Origen). Hacia la parte media (cota 3300) el canal del flujo se acorta. b. Vista frontal del flujo, hacia la parte final del flujo (cota 3150) los sedimentos se depos~an en forma de abanico tomando dirección SE. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 98 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.3.2.2Subsidencia Fll\f Este fenómeno es un proceso caracterizado por el desplazamiento vertical hacia abajo de suelos, el movimiento de la superficie tiene la componente vertical es claramente predominante sobre la componente horizontal. La subsidencia es causada por fenómenos como la remoción de fluidos, consolidación natural, o disolución de sedimentos subterráneos, etc. La subsidencia se puede clasificar en función de los mecanismos que la desencadenan (Scott, 1979). Por mencionar algunos ejemplos: las actividades extractivas de mineral en galerías subterráneas, la construcción de túneles, la extracción de fluidos (agua, petróleo o gas) acumulados en reservorios subterráneos, el descenso de nivel freático por estiajes prolongados, la disolución natural del terreno y lavado de materiales por efecto del agua, los procesos morfotectónicos y de sedimentación o los procesos de consolidación de suelos blandos o con contenido orgánico, son algunas de las causas de los procesos de subsidencia (González Vallejo et al., 2002). En la Tabla 06, se muestra un esquema de los diferentes tipos de subsidencia existentes. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 99 (f; ~-,, ,+;~il CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL "'~·· > •• , ~~~.{1.1 DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA llf\"P FDI Sal Por disolución subterránea Yeso Rocas carbonáticas Por construcción de obras subterráneas o ~:~alerias mineras Por erosión subterránea ltubificación o piping) Por flujo lateral Rocas salinas Arcillas Por carga Por drenaie Por compactación Por vibración Por extracción de fluidos Por hidrocomoactación Tectónica Tabla 06. T1pos de Subs1denc1a. El flujo Y anacolpa originó que en algunas áreas de la ladera del cerro del mismo nombre la superficie descendiera 1.5-2m de profundidad. La composición arcillosa de los sedimentos es la posible causa de este fenómeno. Algunos suelos como las arcillas tienen una importante variación de volumen al cambiar de un estado hidratado a uno deshidratado. Esta variación es claramente apreciable en las zonas con contenido de humedad, que cuando se resecan producen un cuarteamiento de la capa arcillosa al disminuir dramáticamente el contenido de agua. Este mismo principio es aplicable en las capas de arcillas que, al hidratarse, aumentan de volumen y producen una ascensión de todo el terreno que puede llegar a ser muy importante. Cuando el nivel freático baja o las arcillas se deshidratan reducen su volumen y el terreno desciende rápidamente. Por lo tanto, dichos terrenos suelen estar sujetos a ciclos de ascensión y depresión según el régimen de lluvias. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 100 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESliZAMIENTO FLUJO YANACOLPA UNP IDf La reactivación del deslizamiento con posterior fase de flujo Yanacolpa que ocurrió en el mes de Junio del2013, tuvo sus primeros indicios entre los meses de Febrero, Marzo y se intensifico en el mes de Abril con flujos de lodo superficiales que se registraron mediante videos y fotografias. Dichos procesos están dentro del ciclo lluvioso en la región la cual es de Diciembre a Abril. Entre finales del mes de Abril y comienzos de Junio las precipitaciones disminuyeron provocando la ausencia de agua en los sedimentos. El peso de los materiales transportados sobre sedimentos arcillosos provocó el desencadenamiento del flujo Yanacolpa. Dichos procesos se observan claramente en el canal o zona de transporte del flujo (véase Figura 20), la superficie se asentó hasta 2m por debajo de su nivel inicial (Foto 16). Este evento produjo levantamientos en la zona de depositación. Foto 16. Se observa que los sedimentos han tenido subsidencia, que es la deformación vertical de la superficie, en algunos casos de hasta 2m de profundidad. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 101 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA desplazado ( <50m de largo por 2-3m de profundidad) los sedimentos han sido transportados a más de 100m de su ubicación inicial. 4.2.3.2.3Levantamientos Este fenómeno está asociado a esfuerzos internos que ejercen capas superiores sobre sedimentos que se ubican en niveles inferiores, el empuje que ejerce el peso de los depósitos provenientes de la parte alta del flujo, levanta la superficie y en algunos casos se han observado cabalgamientos. ~n,nt;,,..~ representa nivel original del área con respecto a la zona levantada (líneas discontinuas). (b) En algunos casos los sedimentos han cabalgado sobre otros, y sobre los cuales también se observan agrietamiento. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 102 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.3.2.4Zona de depósitos FIM Es la zona donde se depositan finalmente los materiales transportados por el evento, generalmente tiene forma de abanico, en el caso del deslizamiento flujo Yanacolpa la quebrada Yanacolpa ha tomado forma semi meandriforme, debido principalmente al cambio de pendiente y a los materiales arcillosos. Foto 19. Vista panorámica del flujo Yanacolpa (lineas amarillas), hacia la parte final cota inferior la zona de acumulación. 4.2.3.2.5Sedimentación del flujo de detritos Los depósitos de flujo de detritos son característicamente mal clasificados, incluyendo grandes bloques de diferentes tamaños, estos bloques se encuentran alejados de la fuente u origen, son impermeables y no-porosos debido al alto contenido de lodo en la matriz. Dichos depósitos no presentan estructuras sedimentarias primarias (Ver Foto 20). Las estructuras primarias por excelencia en todas las rocas y en la sedimentología es la estratificación. Esta es un plano de BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 103 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM debilidad formado debido a una interrupción y/o erosión del depósito o bien debido a un cambio en la naturaleza del depósito. Siempre es subparalela a la horizontal al tiempo del Depósito. La ausencia de estratificación en el flujo Y anacolpa se debe principalmente a que el evento principal (1998-2000) y posteriores reactivaciones, han sido flujos caóticos, desordenados y violentos, es decir la depositación de los materiales no ha tenido el tiempo suficiente para diferenciar las fases de flujo de lodo, sedimentos y rocas encontrándose mal clasificados. Está es una característica principal de los flujos de detritos . ...... 111..,-----,-- Foto 20. Corte natural provocado por el agua que discurre de la quebrada Yanacolpa, se observan bloques y clastos angulares a subredondeados de (0.50m a 0.80m de diámetro), dispersos y mal clasificados dentro de una matriz areno arcillosa. El deslizamiento y posterior fase de flujo Y anacolpa fue un proceso de remoción en masa de rocas y sedimentos altamente saturados con agua, lo cual originó que dicho deslizamiento se comportara como un flujo lento con recorrido extenso. Los materiales se encuentran mal clasificados incluyendo grandes bloques de diferente tamaño. Este evento se debió a la acumulación de agua debido a las intensas precipitaciones pluviales que se registran en los periodos lluviosos. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 104 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEl DESLIZAMIENTO FlUJO YANACOlPA ID1 La peligrosidad de este evento está determinada por el volumen de agua, los materiales sueltos disponibles, así como por las pendientes y la geomorfología. A continuación se presenta la geometría de la fase de flujo: SECTOR YANACOLPA (Flujo de Detritos) Geometría Dimensiones (m) Largo 1700 Ancho 300 Volumen 350 000 m' Cuadro 05. Parametros geométncos de la fase de fluJO Yanacolpa. Fuente propia. 4.2.3.2.6Cárcavas Son socavaciones producidas en sedimentos y roca, en zonas con pendiente moderada a baja, es causada directamente por las avenidas de agua de escorrentía. Se concretan normalmente, en • abarrancamientos formados por materiales blandos y por el agua de quebradas que, cuando no hay una cobertura vegetal suficiente, afecta las pendientes excavando largos surcos, lo cual se observa en la quebrada Chogo en la margen derecha, Foto 21. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 105 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 4.2.4 DISCUSIÓN FLUJOS DE DETRITO Y/0 FLUJOS DE BARRO IDI En la literatura geológica clásica el término más divulgado era el de flujo de barro (mud flow). Con el paso del tiempo, comenzó a tener mucha más difusión y aceptación el término flujo de detrito (debris flow). Hoy en día existe cierta confusión, ya que para algunos autores ambos términos son sinónimos, para otros "casi" sinónimos y para otros, involucran a movimientos en masa singularmente diferentes. La denominación "flujos de barro" está muy arraigada en la literatura geológica argentina. Representa a movimientos de masas de detritos que se originan en canales preexistentes cuando se produce aporte súbito de aguas a una zona en la que hay materiales en exceso como para ser puestos en movimiento (Sharpe, 1960). El flujo de detritos se presenta con mucha frecuencia en nuestro país, los cuales se les denomina erróneamente "huaycos" (del quechua wayqu "quebrada"). Una de sus características es que son desplazamientos en los que la masa posee en material pelítico (fango), material que le da a la masa propiedades específicas y un comportamiento especial y que no es necesariamente predominante. 4.2.4.1 Flujo de detritos (debris flow) Friedman y Sanders (1978) indican que un flujo de detritos es más una masa plástica que un fluido Newtoniano y que se produce cuando hay una cantidad de sedimento suficiente como para que se incremente la viscosidad y densidad de la masa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 106 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODElAMIENTO DEl DESliZAMIENTO FlUJO YANACOlPA FIM Se ha detenninado que el deslizamiento y en si el flujo del sector Yanacolpa, está confonnado por sedimentos altamente plásticos- arcillosos y que en presencia de agua se comportan como un flujo No Newtoniano. Por su parte, Middleton y Southard (1984) destacan que en los flujos de detrito subaéreos la mezcla de agua y sedimento tiene propiedades que los aproximan a un plástico ideal (Bingham). El rasgo más peculiar de estos flujos es la presencia de una matriz de grano fino que cumple dos funciones importantes: a) Le brinda una alta viscosidad a la masa, la que mantiene el flujo en condiciones laminares. b) La matriz tiene una elevada cohesión y suficiente resistencia para sostener a los clastos mayores en el flujo. Clastos del tamaño de bloques pueden entonces ser transportados incluso por flujos que se desplazan en fonna relativamente lenta. Estos clastos mayores no se concentran necesariamente cerca de la base del flujo e incluso ellos pueden aparecer como proyecciones que sobresalen de la matriz en el tope del flujo siempre que la fuerza de gravedad que actúa sobre ellos no supere la resistencia de la matriz presente entre los clastos. Está claro que los materiales sobre los cuales se desarrolla el movimiento en masa son principalmente arcillosos, densos en presencia de agua, capaces de transportar grandes bloques a extensas distancias. Dichos movimientos han tenido un desplazamiento que va de lento a rápido, debido a la concentración del sedimento arcilloso y a la proporción de agua, además del cambio de pendiente de moderada a suave. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 107 CARAGERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM Allen (1985) indica que el flujo de detrito es un desplazamiento gravitacional de lento a rápido de material detrítico mezclado con una cantidad igual o subordinada de agua, sobre una pendiente moderada a baja. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 108 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA CAPÍTULO V ASPECTOS GEOTECNICOS 5.1 INVESTIGACIONES GEOTECNICAS l~'P FIM El conocimiento del marco geotécnico del área de investigación es fundamental para la correcta planificación y ejecución de obras de mitigación de movimientos en masa, proyectos de expansión urbana y estabilidad de taludes. La experiencia indica que el conocimiento de las características geotécnicas del territorio permite enfrentar problemas geotécnicos, plantear investigaciones adecuadas y comparar los resultados obtenidos, lo que sin duda servirá como herramienta para la toma de decisiones para enfrentar problemas de movimientos en masa. En este capítulo se analiza el contexto geotécnico del deslizamiento flujo Yanacolpa, el producto final de este trabajo son una serie de mapas temáticos y tablas en los cuales se visualiza sondeos representativos de la calidad de suelos del área estudiada. 5.1.1 Exploraciones a cielo abierto (Calicatas) La exploración directa del subsuelo se llevó a cabo mediante la excavación de calicatas de hasta 2.5m de profundidad, mediante la cual se logró caracterizar el terreno de las diferentes zonas del deslizamiento y del flujo sobre las laderas del cerro Yanacolpa. Durante esta etapa de exploración se realizó el logueo o levantamiento de la columna de diferentes capas de suelos observados directamente. Esta exploración se desarrolló principalmente en la zona proximal, media y distal del deslizamiento flujo Yanacolpa, como se muestra en el Plano P-11. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 109 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA mt La predominancia de suelos arcillo-arenosos represento cierto grado de dificultad para lograr mayores profundidades, se deberá de programar en futuros estudios labores de sostenimiento para evitar posibles derrumbes. 5.1.1.1 Principio Las calicatas son empleadas en los trabajos de ingeniería geotécnica y . otros campos afines, permiten la inspección directa del subsuelo que se requiere estudiar. 5.1.1.2 Instrumentos palas manuales barreta Pico O 1 GPS portátil 5.1.1.3 Procedimiento El procedimiento de campo incluyó las siguientes actividades: " Reconocimiento de la zona de estudio: Se realizó un análisis visual de las características del terreno, evaluando la accesibilidad y lugares apropiados para la ubicación de las calicatas. " Excavaciones: Estas tuvieron las siguientes dimensiones: 1.5 x 1.5 m y aproximadamente 3m de profundidad. " Logueo: Es la descripción de las características fisicas que presenta el corte estratigráfico para luego realizar la extracción de la muestra del suelo. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 110 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM 5.1.1.4 Descripción de calicatas Una vez terminada la excavación de la calicata se procede a loguearla y a describir el perfil litológico del subsuelo. Las excavaciones realizadas se localizaron en las siguientes coordenadas UTM, Cuadro 06: CALICATA UTM UTM ELEVACION PROFUNDIDAD ESTE NORTE (m.s.n.ml (mi C-01 231381 9040152 3612 2.20 C-02 232131 9038845 3255 2.10 C-03 232558 9038352 3145 1.90 C-04 230405 9040147 3852 2.52 C-05 231827 9039496 3748 2.15 C-06 232453 9038294 3156 2.87 C-07 232899 9038392 3114 2.65 C-08 230405 9040147 3859 2.97 C-09 231245 9039838 3602 2.53 .. Cuadro 06: Ub1cac1on de calicatas. 5.1.2 Ensayo de Penetración Dinámica Ligera (DPL, Norma DIN4094) Es un equipo de registro continuo (se contabiliza el número de golpes para penetrar un tramo de varillaje a lo largo de todo el ensayo), permite estimar la resistencia del suelo al hincado del cono dinámico. La ventaja de este instrumento, es que es un equipo muy práctico y se puede transportar fácilmente. Se hace mención que, esta exploración solo es aplicable en terrenos arenosos, arcillosos y limos arenosos, no practico para ser utilizado en gravas, fragmentos gruesos, conglomerados y terrenos rocosos. 5.1.2.1 Principio Consiste en introducir al suelo una varilla de acero en la que se encuentra un cono metálico de penetración de 60° de punta, mediante BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 111 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA liNP FIM la aplicación de golpes de un martillo de 1 O kg, este se deja caer desde una altura de 50 cm. Como medida de la resistencia a la penetración se registra el numero N° (número de golpes por cada 1 O cm de penetración), ha sido correlacionado con algunas propiedades relativas al suelo, particularmente con sus parámetros de resistencia al corte, capacidad portante, densidad relativa, etc. A través de fórmulas empíricas donde se introduce el ''N" y se obtiene el ángulo de fricción interna de los distintos materiales. Los ensayos de DPL han sido ubicados al costado de las calicatas con la finalidad de conocer la resistencia de los distintos estratos al corte. Además, se han ubicado otros puntos con el fin de conocer la profundidad y el espesor de los sedimentos arcillosos y poco consolidados. 5.1.2.2 Equipos y materiales El equipo de DPL cuenta con los siguientes accesorios, Foto 22: • Cono Dinámico: Pieza metálica cilíndrica de dimensiones estandarizadas, está en contacto directo con el suelo y se utiliza para medir la resistencia del suelo. • Martillo o Martinete: Pieza cilíndrica utilizada para generar la energía mecánica requerida para la hinca del cono. • Cabeza de golpeo o Yunque: Pieza que recibe el impacto del martillo cuando es utilizado y cuyo objetivo es transmitir la energía producida hacia la punta del cono dinámico. • Varillaje: Barras metálicas las cuales transmiten la energía producida por el martillo hacia el cono. Las barras se conectan desde el yunque hacia el cono cilíndrico, poseen una longitud de un metro y líneas de BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 112 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA F1M referencia cada diez centímetros. Esto con el objeto de facilitar el registro de datos. • Placa base: Placa metálica que permite dar soporte a los componentes del equipo y los mantiene en posición vertical, con lo cual es fácil la extracción de las barras de traspaso de carga luego de finalizado el sondaje. • Barra guía: Pieza unida al yunque que permite dar la altura de caída requerida por el martillo y a su vez guía en su caída libre hacia el yunque. • Adicionalmente se usó dos llaves francesas, guantes y tapones de seguridad. Foto 22. Equipos y accesorios que conforman el DPL. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 113 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 5.1.2.3 Procedimiento lll\"P El procedimiento de campo incluyó las siguientes actividades: FIM • Ubicación de ensayos: Se ubicaron al costado de las calicatas (5 m de distancia). • Ensamble de equipo: Consiste en conectar los accesorios del equipo, la punta cónica va al final de la varilla de penetración, esta se une a la varía que contiene el yunque, posteriormente se ajustan las uniones y finalmente se empieza a penetrar el suelo con la caída libre del martillo (acción de la gravedad). • Proceso de toma de datos: Se debe registrar el número de golpes por cada 1 O cm que la varilla penetra el suelo; se sigue este procedimiento hasta que el suelo ofrezca resistencia (no exceder los 45 golpes de acuerdo a norma técnica). • En el Cuadro 07, se indica la ubicación de los ensayos de penetración ligera (DPL) realizados dentro y fuera del deslizamiento flujo Yanacolpa, la profundidad alcanzada y los datos obtenidos del ensayo (número de golpes y ángulo de fricción interna correspondiente último estrato). Las fichas de los ensayos se adjuntan en el Anexo de geotecnia. Los ensayos de DPL han alcanzado una profundidad máxima de 2.56 m y mínima de 0.17 m, ya que los suelos están conformados por gravas, presentan ángulos de fricción promedio de 36 y 39°, característico de suelos granulares. Los datos obtenidos de los ensayos se presentan en fichas de DPL, las mismas que se adjuntan en los anexos de geotecnia. Se ha realizado una correlación de suelos encontrados en las excavaciones y los resultados obtenidos en los DPL, encontrando mayor resistencia en paquetes de gravas con ángulos de fricción por encima de 36°. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 114 '--;.;,~ ® f7,:.4.E" CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL C•\,; li :. <~-:-~b DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM ll1'iP DPL UBICACION PROFUNDIDAD 4 (m) De fricción UTM Este UTM Norte ELEVACION interna (m) (m) (m.n.s.m) DPL-01 230.532 9,040.289 3821 7.70 14.03 DPL-02 231,325 9,040,194 3620 5.30 29.00 DPL-03 232,709 9,038,408 3141 6.12 29.70 DPL-04 232,461 9,038,530 3183 5.00 29.74 DPL-05 231,965 9,038,788 3260 4.63 26.55 DPL-06 231,768 9,039,582 3449 3.68 24.90 DPL-07 230,868 9,040,592 3800 6.58 26.50 DPL-08 231,495 9,040,389 3660 5.39 26.56 .. . Cuadro 07: Datos de ub1cac16n y profundidad de los ensayos de penetrac1on dmam1ca ligera. Fuente. Unidad de Geodinámica Superficial, 2015. 5.1.3 Exploraciones con posteadora manual o mecánica También llamado barredor manual (posteadora o Iwan Auger) es una herramienta manual que se usa para la perforación o sondajes de suelos blandos hasta una profundidad de 5m a 6m. 5.1.3.1 Equipo y principio El equipo está conformado por un barrenador cilíndrico de 1 O cm de diámetro, unido por medio de una serie de varillas de extensión de 1m, terminada en un mango en forma de "T", que permite girar el equipo manualmente y con empuje hacia la superficie. Existen diferentes tipos de cucharas acopladas al extremo para extraer muestras, las cuales están diseñadas de manera específica para cuando se trate de suelos cohesivos (arcillas) o friccionantes como las arenas o las gravas. Las posteadoras fueron distribuidas en zonas donde no había información de calicatas, con el fin de obtener una meJor caracterización del subsuelo del deslizamiento - flujo de detritos Yanacolpa, Cuadro 08. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 115 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM POSTEO UTM UTM ELEVACION PROFUNDIDAD ESTE NORTE (m.s.n.m) (m) P-01 230,562 9,040,291 3820 2.65 P-02 231,153 9,040,316 3630 2.90 P-03 231,750 9,039,731 3480 3.40 P-04 231,918 9,039,109 3325 1.50 P-05 232,266 9,038,524 3205 1.33 P-06 232,789 9,038,282 3100 0.80 .. Cuadro 08: UbJcacJon de posteos. 5.2 Ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos En las muestras extraídas de las calicatas se realizaron los siguientes ensayos: Análisis Granulométrico por Tamizado Clasificación SUCS Límites de Consistencia Ensayo de corte directo NormaASTM D422 Norma ASTM D2487 NormaASTM D4318 Norma ASTM D3080 5.2.1 Tipos de suelos en el deslizamiento-flujo Yanacolpa (SUCS) En base a la i'?-formación geotécnica recopilada de las calicatas, posteos y DPL, los resultados obtenidos del laboratorio de suelos y la inspección visual del · terreno se han identificado 03 tipos de suelo, los cuales se han delimitado en el Plano P-12, Cuadro 09. Suelo tipo OH Este tipo de suelo corresponde a las arcillas orgánicas altamente plásticas, los materiales finos superan el 80%, constituyen suelos blandos, presentan alto contenido de plasticidad (IP=41.5). Este tipo de suelo se ha identificado en la calicata C-0 1 y se ubica en la parte alta del escarpe principal, en la denominaa zona de arranque del deslizamiento. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 116 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Suelos tipo GM con arena FIM Corresponden a gravas limosas con alto contenido de material fino (45%), constituyen suelos semi-compactos, presentan alto contenido de plasticidad (JP= 17 .29). Este tipo de suelo se ha identificado en la calicata C-02 y se ubica en la parte media del flujo fuera de la zona afectada. Suelos tipo GC con arena Son gravas arcillosas, los materiales finos se encuentran entre el 16 y 45% de contenido, constituyen suelos semi compactos, presentan contenido de plasticidad (JP=10 - 15%). Este tipo de suelo se ha identificado en las calicatas C-03, 04 y 06 y se ubican en la parte final y media del flujo de detritos. Suelos tipo ML Limos de media a baja plasticidad, los materiales finos llegan al 62%, constituyen suelos blandos a semi compactos, no presentan contenido de plasticidad. Este tipo de suelo se ha identificado en la calicata C-07. Suelos tipo CL Estos suelos están conformados por arcillas de baja a media plasticidad, los materiales finos se encuentran entre el 60 y 70%, constituyen suelos blandos a semi compactos, presentan contenido de plasticidad (IP=l5- 20%). Este tipo de suelo se ha identificado en las calicatas C-05 y 09, las que se ubican en zonas susceptibles a deslizamientos. Suelos tipo SC Estos suelos están conformados por arenas arcillosas de plasticidad media, los materiales finos no superan el 40%, constituyen suelos blandos a semi BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 117 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA Prof (m) NF (m) Gravas % Arenas % Finos % Limite Liquido % Límite plástico % lndice plástico % Contenido de Humedad sucs Oescripció n llNP FIM compactos, presentan contenido de plasticidad (IP=i6%). Este tipo de suelo se ha identificado en la calicata C-08, las que se ubican en zonas susceptibles a deslizamientos. C-01 C-02 C-03 C-04 C-05 C-06 C-07 C-08 C-09 2.00 2.10 2.00 2.52 2.15 2.87 2.65 2.97 2.53 . - 1.90 . . . . . . o 32 44 32 12 63 2 30 18 14 23 32 25 19 21 35 32 19 86 45 24 42 70 16 62 39 63 82.85 44.2 35.6 35.3 41.8 30.1 20.6 37.5 38.65 41.5 26.91 23.6 19.8 22.26 16.05 NP 21.93 22.26 41.5 17.29 12 15.5 19.54 14.05 NP 15.57 16.39 19.14 12.14 9.93 8.51 10.33 4.35 2.55 12.57 15.63 OH GM GCcon GCCon CL GCcon ML se CL con arena arena arenoso arena arenoso con arenoso arena ara va Arcilla Gravas Gravas Gravas Arcilla de Gravas Limo Arena Arcilla de orgánica limosas arcillosa arcillosa baja arcillosa inorgánic arcillas baja de media . con s,con s,con plasticida s,con o de baja a con plasticida a alta mezcla mezcla mezcla d mezcla plasticida gravas d plasticida de de arena de arena de arena d d; limos arenas y arcilla. y arcilla. y arcilla. ománicos. V limos. .. Cuadro 09. Clas1ficac1on SUCS de las nueve (09) calicatas elaboradas en la zona de estudio. Fuente: UNALM, 2014. 5.2.2 Corte Directo Este ensayo se emplea para determinar la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos ensayados. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 118 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA ID1 Se escogió 3 muestras representativas de las extraídas de las calicatas, los resultados se muestran en el cuadro 5.2.2.1 Descripción del ensayo Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección cuadrada en este caso fue de 6.0cm de lado. De espesor, confinada lateralmente, dentro de una caja metálica, a una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (~). los cuales se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte). En el ensayo se determina cargas y deformaciones. 5.2.2.2 Equipo o Dial de Corte Horizontal o Dial de Corte Vertical • Pesas de carga •Horno • Cuchillo y arco con alambre acerado • Muestra inalterada • Máquina de corte Directo (Placa de 5x5x5, caja de corte) El aparato de corte directo, consta de una caja de corte y dispositivos para aplicación de cargas verticales y horizontales, así como también deformímetros verticales y horizontales. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 119 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 5.2.2.3 Resultados CALICATA Angulode Cohesión Fricción aparente Interna Kg/cm2 o C-01 14.03 0.18 C-02 29.00 0.08 C-03 29.70 0.13 C-04 29.74 0.12 C-05 26.55 0.10 C-06 30.18 0.00 C-07 24.90 0.12 C-08 26.50 0.08 C-09 26.56 0.10 FIM Densidad seca promedio gr/cm3 1.36 1.61 1.50 1.67 1.46 - 1.78 1.64 1.47 Cuadro 10. Datos obtemdos del ensayo de corte directo realizado en la UNALM, 2014. 5.2.3 Capacidad de Carga Admisible Se realizaron los ensayos de corte directo para determinar la resistencia al corte del suelo de cimentación, calculando así la capacidad portante de los mismos para las 3 calicatas analizadas, estos resultados se presentan en el Cuadro 11. Cabe resaltar que, la capacidad portante de los suelos en el cerro Yaancolpa fue calculado para una profundidad de cimentación de !.20m y ancho mínimo de cimentación de l.OOm y que presentan valores de capacidad media a muy baja a la resistencia al corte, Tabla 07. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 120 ® .._.r.,..,_ ci'A • CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL l..''"'t ·lt:.r ·.··~c.~: "G . ....,.. DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA lt\'P FiM CALICATAS Capacidad de Carga Capacidad De última Carga Admisible (Tn/m2l (K!1/Cm2l C-01 11.50 0.38 C-02 49.61 1.65 C-03 51.01 1.70 C-04 56.88 1.90 C-05 33.45 1.12 C-06 65.97 2.20 C-07 36.63 1.22 C-08 37.26 1.24 C-09 36.79 1.23 Cuadro 11. Capacidad portante de las nueve (09) calicatas elaboradas en el deslizamiento flujo Yanacolpa. Fuente UNALM (2014). Capacidad Carga Admisible DENOMINACION (Kg/cm2 ) < 1.0 MUY BAJA 1.0-2.0 BAJA 2.0-3.0 MEDIA >3.0 ALTA Tabla 07: Rango de capac1dad Portante. De los resultados obtenidos y citados en el Cuadro 11 se puede determinar que: Las zonas delimitadas como susceptibles a deslizamientos representan suelos con capacidad de carga baja a muy baja, el área asciende a más del 70% del cerro Yanacolpa, los resultados se plasman en el Plano P-13. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 121 CARACfERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 5.3 Perfiles Geológicos Geotécnicos Ul'il' FIM En base a los trabajos de campo (calicatas, posteos y DPL's), se ha optado por elaborar secciones geológicas - geotécnicas a fin de analizar las condiciones fisicas que presenten los suelos reconocidos en las inmediaciones y alrededores del deslizamiento Flujo Yanacolpa, el plano se adjunta en el Anexo 1, Plano P-14, Plano P-15 y Plano P-16. Además, se propone un plano de facies granulométricas, Plano P-17. A continuación se detallaran las secciones antes mencionadas: 5.4 Análisis de Estabilidad de Taludes Slide 6.0 es un programa 2D de estabilidad de taludes para evaluar la estabilidad de superficies de falla circulares o no circulares en taludes de suelo o roca. Slide es muy fácil de usar, e incluso pueden crearse modelos complejos y analizarlos rápida y fácilmente. Asimismo, se pueden modelar cargas externas, presencia de niveles freáticos. En el análisis de estabilidad de taludes en el programa SUDE, se toman en cuenta modelos estáticos y dinámicos que toman en cuenta las máximas aceleraciones sísmicas presentes en las zonas. Para el análisis dinámico se debe de considerar los coeficientes de sismo, representado por las aceleraciones sísmicas, para ser conservadores en el modelo se ingresa solo el 50% del índice de aceleración. Como se observa en la Figura 16, la zona de estudio se ubica entre los intervalos 0.30 y 0.28, ingresando el parámetro al software SUDE 6.0 equivalente a 0.15. Para el análisis de estabilidad de taludes, se toman en cuenta los valores geotécnicos de los materiales involucrados en el deslizamiento-flujo Yanacolpa (Cuadro 09), con la BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 122 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM finalidad de determinar potenciales planos de deslizamientos, delimitar los sectores que puedan ser afectados, y los escenarios posibles. El análisis de estabilidad de taludes se ha desarrolló en tres secctones del cerro Yanacolpa, estas fueron ubicadas adecuadamente en campo para su posterior evaluación, se hace mención que, para la obtención de estas y los perfiles topográficos se ha utilizado el levantamiento topográfico realizado por el suscrito. Posteriormente en gabinete se elaboró dicho análisis haciendo uso de un programa de cómputo geomecánico, denominado SUDE, versión 6.0. El programa antes mencionado tiene por finalidad calcular el factor de seguridad o coeficiente de seguridad (relación entre la resistencia al corte disponible del terreno y la necesaria para mantener el equilibrio) y el posible plano de falla de los taludes. Para el cálculo del factor de seguridad (Fs), se necesita introducir al programa, el perfil del talud y los parámetros geotécnicos de los materiales que lo conforman: densidad seca, ángulo de fricción interna y la cohesión aparente del suelo, los cuales se citan en el Cuadro JO. 5.4.1 Principio del Análisis Los taludes han sido evaluados a través de un análisis bidimensional, utilizando la técnica del equilibrio-limite, donde las fuerzas actuantes y resistentes son homogéneas a lo largo de un plano de falla, lo cual es equivalente a un factor de seguridad calculado. Cabe resalar que, el análisis de los taludes ha sido desarrollado empleando el método de BISHOP SIMPLIFICADO, Figura 22. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 123 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 1 MtrODOS DE CÁLCULO MtTOOOSDE EQUILIBRIO LIMITE EXACTOS Rotura Planar NO EXACTOS Rotura por cuf'ia ESTABILIDAD GLOBAL 1 MtTODOS DE CÁLCULO EN DEFORMACIONES (Métodos numéricos) DE LA MASA El TERRENO MtTOOO DE DOVELAS Método de círculo ele fricción APROXIMADOS PRECISOS Janbu Morgenstem Prlce Fellenius Spencer Bishop Simplificado Bishop riguroso Figura 22: Métodos aplicados para el análisis de estabilidad de taludes. 5.4.2 Condiciones del Análisis IDI El análisis ha sido elaborado en condiciones estáticas y pseudoestáticas. Para la segunda condición se considera la influencia de un evento sísmico que interviene a través de una fuerza sísmica que actúa como una fuerza horizontal sobre la masa del suelo inestable. Para ello es necesano apoyarse en un estudio de peligro sísmico, con la finalidad de obtener el coeficiente sísmico para el diseño del análisis en condiciones pseudoestáticas. En la Tabla 08, se muestra los valores de coeficiente sísmico, estos han sido recomendados para Perú, en base al tipo de sismicidad de la zona. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 124 ® ,,.-t-,.·~ cl,"'lt -, CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL ~~~·l~$:5¡~ DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA liNP FIM Slsmicldad de la Zona Coeficiente Sísmico Alta, cercana a la costa peruana o fuente 0.17a 022 sismogénica local. Media, zona andina y ceja de selva o a 0.10a 0.17 75 Km. de fuente sismogénica local. Baja o Nula, zona de salva baja. 0.00 a 0.10 Tabla OR Coeficientes sismicos para el análisis de estabilidad de taludes, fuente: Reglamento nacional de construcciones - Suelos y cimentaciones E- 050, Lima 2002. En tal sentido se ha realizado el análisis de los taludes en condiciones pseudoestáticas, considerando el coeficiente sísmico de 0.2g, el mismo que ha sido utilizado por GEOINGENIERIA y en el informe elaborado por Dr. Jorge Alva Hurtado en trabajos de los acantilados de la Costa Verde. 5.4.3 Factor de seguridad Como resultado del análisis se obtuvo el factor de seguridad de los taludes estudiados en las tres secciones indicadas anteriormente, para ello se ha optado por considerar los intervalos de la Tabla 09. Factor de seguridad Nivel o grado de Estático Seudoestático Estabilidad 1,0a1.2 <1,0 Inestable 1,2 a 2.0 1,0a1.2 Estable >2,0 >12 Muy estable " Tabla 09. Grado de estabilidad de los taludes. Fuente: Curso de actualización U NI, Dr. Alva Hurtado, BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 125 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 5.4.4 Resultados del análisis FNP El cálculo del factor de seguridad se ha elaborado en base a tres secciones topográficas ubicadas en campo: 5.4.4.1 Condiciones estáticas: ~"""­ '·"' '·"' '·"' 1.aoa '·"' ... , '·"' '·"' Figura 23. Sección A-A', presenta un factor de seguridad de 1.15, por lo tanto se considera como inestable. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 126 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM Figura 24. Sección B-B', presenta un factor de seguridad de 1.21, por lo tanto este talud se considera en estado precario. ,.!CICI ··- ··- ------···--·-- ··--- " Figura 25. Sección C-C', presenta un factor de seguridad de 1.49, por lo tanto se considera como un talud estable a muy estable. 5.4.4.2 Condiciones pseudoestáticas Figura 26. Sección A-A', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de O. 708, por lo tanto se considera como un talud inestable. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 127 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA ·- IDI í Figura 27. Sección B-B', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de 0.819, por lo tanto se considera como un talud inestable. Figura 28. Sección C-C', con una aceleración de 0.2 g, presenta un factor de seguridad de O. 734, por lo tanto se considera como un talud inestable. Los resultados del análisis de estabilidad de taludes han sido resumidos en el Cuadro 12. SECCION D 1:;:) IAIIwU A-A: .155 8-B' 1.282 e 319 C-C' 1.162 e r34 Cuadro 12: Resu~ados del análisis de estabilidad de las tres secc1ones estudiadas. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 128 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA CAPÍTULO VI MODELAMIENTO COMPUTACIONAL ESTIMACIÓN DEL PELIGRO 6.1 Modelamiento Computacional mediante RAMMS UNP FIM Los peligros geológicos tales como los flujos de escombros, caída de rocas son detonados por las lluvias, sismos y son impulsados por la gravedad. En los últimos 1 O años, ha nacido la necesidad de los expertos en Gestión de Riesgos, de enfrentar este problema, sabiendo, prediciendo la trayectoria, distancia y velocidad de estos eventos. · La simulación numérica es difícil porque el comportamiento dinámico de cada proceso se rige por diferentes factores y la mecánica de la interacción con las características físicas del terreno. Es así que, se desarrolló de un paquete de software con el objetivo de ayudar a los profesionales e investigadores para simular estos peligros naturales. RAMMS, es el software que incluye cuatro módulos de proceso (!) avalanchas de nieve, (2) flujos de escombros, (3) los flujos de escombros ladera y (4) la caída de rocas. Cada módulo y cada proceso están unidos entre sí por una interfaz de usuario común que simplifica el modelo de terreno en tres dimensiones, que detalla las condiciones de partida y los parámetros. La herramienta facilita una comparación directa de la influencia de las medidas de mitigación en varios diferentes procesos (por ejemplo, la influencia de las presas de retención de avalanchas en el descentrarniento de avalancha, así como descentramiento flujo de escombros y caída de rocas). La herramienta muestra de forma interactiva los resultados de la intensidad de proceso para apoyar la generación de mapas de intensidad de riesgo y la influencia de las estructuras de mitigación de los cambios en intensidad. En base a los resultados obtenidos se propone el Plano P-18 "Peligrosidad". BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 129 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL til "'lié -. DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA l':\1' FDi Datos de entrada Modulos de RAMMS Datos de salida 11 Topografía (MOE) J-- + -Altura de depósitos Area de evento F::l RAMMS::AVALANCHE }--- - Velocidades r- ·Presión Espesor de falla - Momento o impulso j Cobertura vegetal 1 • - Valores máximos RAMMS::HILLSLOPE }-- - - Mapas 20 y 30 ~ ~1 -Animaciones 20 y 30 Valores de fricción -Perfiles • Gráfica de puntos -Archivos de registro Hídrograma - Volúmen total - Caudal maximo ~[ RAMMS::DEBRIS FLOW}-- - Tiempo de Caudal -Velocidad - Velocidad de rotación -Altura de calda - Energfa potencial y -Tamaño de rocas cinemática - Delimitación de área ~r RAMMS::ROCKFALL l--- - Trayectoria - Orientación -Altura de salto - Cinemática de liberación -Fuerza de contacto Figura 29. Flujo de trabajo del Software RAMMS mostrando tanto las características específicas y los datos de entrada y salida para los módulos RAMMS. Max. now height •5m .O m Figura 30. Resultado de la simulación del Salezer avalancha cerca de Davos Dorf Cantón Grisones, Suiza (haga clic para ver la animación). Imágenes© 201 O swisstopo ( J D 1 00007) BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 130 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 6.2 Resultados obtenidos lll\"P FIM Los peligros geológicos e hidrometereológicos se originan por procesos naturales de dos tipos, los de tipo endógeno que tienen lugar en el interior de la Tierra y originan fenómenos naturales como los sismos; y los de tipo exógeno que se presentan en la superficie terrestre como intemperismo, erosión y acumulación debido a las acciones de la gravedad, del agua y otros factores que, en conjunto, dan composición, forma y estructura a la superficie terrestre. Uno de los eventos extremos que jugó un papel preponderante en la ocurrencia de los MM en la zona estudiada fue el evento "El Niño" que se describe sucintamente a continuación: 6.3 Fenómeno de "El Niño" En los últimos cincuenta años "El Niño", se presentó en: 1957- 1958, 1972- 1973, 1982 - 1983, 1997 - 1998, registrando elevaciones de hasta 8° C en la temperatura de las aguas de nuestro litoral., incrementando el nivel e intensidad de las precipitaciones pluviales. 6.4 Descripción de Escenarios de ocurrencia de eventos extremos Un escenario es hipotético (describe algún evento en un futuro posible), es selectivo (representa aspectos de la realidad), es limitado (contiene un número determinado de variables) y está conectado (interconexión entre situaciones). Los escenarios son en definitiva un instrumento de simulación que permite mejorar la comprensión de las consecuencias de ocurrencia de eventos a futuro. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 131 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FlUJO YANACOLPA FÍM La siguiente figura muestra un block diagrama del estado actual del movimiento en masa en la quebrada Yanacolpa. 6.5 Deslizamiento y Flujo de detritos Yanacolpa A continuación se describen 2 escenarios de probable ocurrencia en el caso de reactivación del MM en el sector Y anacolpa. Es preciso sefialar que para el primer caso se considera un máximo histórico de lluvia, y en el segundo escenario un evento extremo con condiciones similares a las del Fenómeno del Nifio de la década del 90: A. Escenario 1 Parámetros: Lluvias intensas a 300mm anuales. Figura 31. Esquema del deslizamiento flujos Yanacolpa. SECTOR YANACOLPA (Deslizamiento y Flujo) Geometría Dimensiones (m) Larao 700m Ancho 100m Profundidad estimada 5 Volumen 70 000 m, Cuadro 13. Parámetros esperados en el pnmer escenano extremo. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 132 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA tiNP IDI Se ha calculado aproximadamente que 200 000 m3 de material es potencial a deslizarse. En base a los parámetros del escenario se estima que el 30% del volumen total se deslizaría ( 60 000m3) afectando la parte media y baja del sector Yanacolpa. 1\,_ . - El objetivo de modelar el Deslizamiento - Flujo Y anacolpa, tomando en cuenta los datos obtenidos del SLIDE para modelar la fase se Deslizamiento y generar un modelo en RAMMS en esas condiciones, fue replicar lo ocurrido en el afio 2013, los datos, imágenes y videos analizados de dicho evento validan el modelo obtenido mediante RAMMS con lo ocurrido en el afio 2013. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 133 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM Se replicó el evento tal como ocurrió en el aquel año, volúmenes desplazados, velocidad, alturas de depósitos son muy similares. B. Escenario 2 Lluvias mayores a 1000 mm anuales (condiciones en presencia de "El Niño"). Figura 32. Esquema del deslizamiento flujos Yanacolpa, presencia de evento "El Niño". SECTOR YANACOLPA · (Deslizamiento y flujo) Geometría Dimensiones (m) La roo 900m Ancho 100m Profundidad estimada 5 Volumen 200 000 m' Cuadro 14. Parámetros esperados en el segundo escenano extremo . ./ En el escenario 2 se combinarían el volumen del deslizamiento y el volumen del flujo de detritos . ./ Se calcula que el 50% de este volumen (1 00 000m3) de lodo y rocas afectarían la parte media y baja de Yanacolpa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 134 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA IDf ../ Considerando que la quebrada Chogo tiene un cauce de 20 metros de ancho este no sería suficiente para funcionar como canal de flujo y sería represada por el aluvión aumentando el peligro de inundación en la parte baja de Parobamba . :/ • . . 't-f En el escenario 2, se ingresaron los datos obtenidos en el SLIDE para modelar el plano de falla, superficie y área de materiales a desplazarse en condiciones pseudoestáticas. Así, mediante RAMMS se ha modelado el evento más extremo en el Deslizamiento Flujo Yanacolpa. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 135 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA FIM 6.6 Estimación de la peligrosidad del deslizamiento y flujos de detrito Yanacolpa La estimación de la peligrosidad se realiza en función del inventario de eventos geodinámicos y el análisis de la susceptibilidad a la ocurrencia de éstos, en un área geográfica determinada. Es así que en este ítem se realiza la estimación de la peligrosidad frente al deslizamiento rotacional y flujos de detritos ocurridos en el cerro Yanacolpa. ---/ PARÁMETROS DE EVALUACIÓN z O. :_...¡ DEL FENÓMENO <> e 1 '------------------------J -, ' o 5! . , ~ S 1 .... -----------------------------... r-~ -"'r. / '·' 1 ! ~ 1 1 1 1 Topografía 11¡. 1 - - FACTORES 1 ill 1 , = t 1 -ti CONDICIONANTES Tipo de suelo l1 C: 1 · ~·~ 1 1 1 1 Geomorfólogia, etc. 11 j;¡ 1 11 ., 1 1 1 -.{ HIDROMmOROlOGICAS J l1 -t 1 1 1 11 ¡¡ 1 : _L¡ FACTORES l r"f. GEOlÓGICAS J ~~ ~ : 1 -11 DESENCADENANTES J 11 J» 1 1 1 .J INDUCIDAS POR LA ACCIÓN J 11 o l 1 1 "l HUMANA /1 1 ~'-------------------------------'''-~ ..... _ - - --...... ---._.-......- _...., F1gura 34. D1agrama de fluJo para la estimación de la peligrosidad por fenomenos de origen natural 6.6.1 Deslizamiento Los deslizamientos son movimientos en masa (MM), en la que volúmenes de material intemperizado, bloques y masas de roca se desprenden y se desplazan cuesta abajo, sobre un plano inclinado o sobre una superficie cóncava, la que se le considera la superficie de falla del evento. En la zona de estudio, ocurre un deslizamiento del tipo rotacional con evidencias de reactivaciones y que afectan los sectores Yanacolpa Nuevo, Yanacolpa Viejo, Rujuchujirca, Potrero y Laurel, incrementan el peligro frente a un represamiento y posterior alud que afecte a la zona urbana de Parobamba y Yanacolpa Nuevo ubicados en las inmediaciones de la quebrada Chogo. BACH. CRISTHIAN ANDERSON CHIROQUE HERRERA 136 CARACTERIZACIÓN GEODINÁMICA Y MODELAMIENTO DEL DESLIZAMIENTO FLUJO YANACOLPA 6.6.1.1 Parámetros de evaluación de deslizamientos Se consideran los siguientes parámetros: G:B 1 "11 _i ,/of,~ooon (francoan::illoso, fr.mco limoso arcillosos "'" P1X2 Tabla 10. Textura del suelo, Fuente: CENEPRED, 2014 Tabla 11. Pendiente, Fuente: CENEPRED, 2014 FiM QS' ~-,~·¡,, "" - ; Lng. HJ>i1nes ·)lc!l!dmaA"!'ilcueta•"" Jefe.-d'"el Lab. De Mee. De Suelos UNIVERSIDA1A "' .paruculas en mm ,..-~------·----; 1 " - ' " r 1 :;¡ ~ famícesAS"Í\1 T M~,J;, 1 • • UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES RURALES LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS DCR - LMS 368/2013 So¡;citante: MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PAROBA.\.!BA Calicata CARACTERIZACION GEOD!NAMICA DE LOS Proyecto MOViMIENTOS EN MASA DEL DISTRITO DE Muestra : ~!AB PAROBAMBA-ANEXO CAJAS C-3 Ubícación PAROBAi'.-IBA-PO!vlABAloeAA 1 Fino 1r.me.a 1 Merlic 1 Fino 1 !.irnos v ArdUos 1 Gr~ ~~ 1 A, _,.,.---1:·.·- ~: ·--~ -~--r-.~-..::;',F= .. .,, 1 "' Ír..··:'M1Y ,, NOTA: La muestra ha sido proporcionada e identificada por el solicitan\:.•~"":· '3.:k:: }:: ;··,:: . . 1 ,;;4. ..._. ~ ,¡ ' ';-:. •• :·;·. lrtg;)l'(~S"--V-Btmvta l\spr1ctleta Jefe del Lab. De Mee. De Suelos UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOL/NA DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES RURALES LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS ENSAYO m; CORTE DIRECTO ASTM D- 3080. Solicitante: MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PAROBAMBA Expediente: Proyecto UbiCación Sondaje Muestra CARACTERIZACION GEODINAMICA DE LOS MOVIMIENTOS EN MASA DEL DISTRITO DE PAROBAMBA-ANEXO CAJAS PAROBAMBA-POMABAMBA-ANCASH e- 01 MAB-01 Profundidad 2.00 m. DCR- LMS 368/2013 Fecha: 23-10-13 Angula de fricción in tema del suelo Cohesión Aparente del suelo Densidad Seca Prom'edio ('y d <: N"4) Humedad Saturado (%) 14.03 o 0.18 kgjcm' 1.36 gr/crn' 28.63% • ¡; u -.. ... ... 1!1 ~ o u o ~ m (>¡ Obervación : 2.00 --- !- :·:~- 1 ' -,--+ -r--i ·····-· ¡ ......... ----+---1.00 _, :·--~--- -r- --: n·-- ~so-l!ig/em~.· . . ' ·····.;Tr-:· - t ' .¿_ ~ 0.00 ·t 1 • : i -· n;::. .uu ... J:LCiiit::: ' 1 /cm~:.::. ' +--·-·-'-······ ' o 10 20 -E-% ---------t----+---+---+--·---...;---1---il- 1-----+---+---+---···-·+---:---1---- - 1.00 1-··-·-+----+----+-- ········--+-···-· ·• +---·+ ······-··- -······ c------1--+---+----+ - -----,---t----:74·/ __ _ . 1 ~( ~,-y-¡· t------1-·-----l------ ............ -+------+--'-- -·--- ! : 0.00 0.00 i 1.00 Esfuerzo Normal - 14.03 29.00 29.70 29.74 26.55 30.18 24.90 26.50 ~6 __ ll (m) <1> qult (Tn/m') qa (Kg/cm1} Nc, Nq, Ny N e 12.13 5.70 5.70 5.70 28.27 0.00 24.95 5.70 28.29 Nq N y qult 4.03 1.27 ll 11.50 19.98 16.18 13 49.61 21.72 18.25 B 51.01 21.82 18.36 B 56.88 11.81 10.81 B 33.45 22.97 19.76 B 65.97 12.59 8.21 B 36.63 15.06 10.72 B 37.26 15.16 10.83 B 36.79 Ancho mínimo de cimentación -zapatas Ángulo de fricción interna Capacidad de cargu última Capacidad de carga admisible Facwres de carga F 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 .1.00 Observacion: Calicata e- I (Turba) ~--J ....: ----.---~--~---?~~~- Jng, Hcrmes Jefe; del L.6. qa 0.38 1.65 1.70 1.90 1.12 2.20 1.22 1.24 1.23