Estudios Geologicos Alternativas Para Presas

ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS EN CÓNDOR CLIFF Y LA BARRANCOSA Y ALTERNATIVAS DE PRESAS. SANTA CRUZ, ARGENTINA Eduardo Capdevila, Armando Massabie, Rubén Cuesta, Ricardo Barletta y Néstor Pérez IATASA Tacuarí 32, Piso 7° (1071) CABA – Tel. 5077-9300 – Fax. 5077-9329 – [email protected]

Palabras Claves: Geología, Geotecnia, Presas, Santa Cruz

RESUMEN Los estudios geológico-geotécnicos, que se presentan, fueron ejecutados en el año 2006 en los sitios Cóndor Cliff Km 250 y La Barrancosa Km 185, en el río Santa Cruz, con el objetivo de alcanzar el conocimiento que permitiera confirmar los emplazamientos de los aprovechamientos hidroeléctricos y elaborar el proyecto ejecutivo de las presas y obras complementarias. Dado que la prefactibilidad existente adoptaba presas de materiales sueltos con núcleo impermeable en ambos sitios, se planificó y ejecutó un programa de investigación geológica-geofísica-geotécnica que permitiera, además, considerar la alternativa de proyectar las presas del tipo CFRD (Concrete Face Rockfill Dam). Los antecedentes directos a esta etapa de estudios corresponden a las investigaciones llevadas a cabo por el Consorcio IECI entre los años 1976 y 1980, con los que se alcanzó un nivel de prefactibilidad para ambos sitios de presa, aunque quedaron planteadas, algunas indefiniciones sobre niveles del techo de roca en la margen derecha de Cóndor Cliff y sobre la eventual existencia de un paleocauce en la margen derecha de La Barrancosa. Los trabajos recientemente realizados, consistieron en relevamientos geológico-geomorfológicos de superficie, fotointerpretación de imágenes satelitales y fotografías aéreas, ejecución de perforaciones geotécnicas con ensayos ensa yos “in situ”, calicatas cali catas y trincheras, investigaciones por métodos método s geofísicos, ensayos y determinaciones en laboratorio de muestras de suelos y rocas. Los dos sitios se emplazan en el valle del río Santa Cruz, aguas abajo de su naciente en el lago Argentino. El cierre Cóndor Cliff se ubica en la porción media-superior del cauce a una distancia aproximada de 170 Km al este de El Calafate. El cierre La Barrancosa se localiza en la parte media del cauce y a unos 135 Km al oeste de la localidad Comandante Luis Piedra Buena. Los rasgos geológicos salientes del valle del río Santa Cruz en relación con los emplazamientos, están integrados por un sustrato común de rocas débiles, correspondiente a la Formación Monte León del Terciario, y una cubierta de depósitos sedimentarios glaciales y fluviales cuaternarios, con mayor participación de los primeros en Cóndor Cliff y predominio de los segundos en La Barrancosa.

INTRODUCCIÓN Entre Marzo del año 2006 y Enero del 2007, la UTE ESIN S.A.- IATASA realizó la Inspección del desarrollo de un plan de investigaciones geológico-geotécnicas en los sitios de emplazamiento de los Aprovechamientos Hidroeléctricos Cóndor Cliff 250 y La Barrancosa Km 185, en el río Santa Cruz. Estos estudios tuvieron por finalidad efectuar una actualización y ampliación del conocimiento geológico y geotécnico que resultara suficiente para permitir la ejecución del proyecto de licitación de las presas y obras complementarias en los lugares que fueron definidos durante la campaña IECI (1978). Los trabajos que fueron llevados a cabo, por PILOTES TREVI SACIMS en Cóndor Cliff y Fundaciones Especiales S.A. en La Barrancosa, consistieron básicamente en las siguientes si guientes tareas: tarea s: topografía, topo grafía, estudios estud ios geológicos geológico s de superficie, perforaciones p erforaciones en suelo y roca; ensayos “in situ” y sobre muestras en laboratorio; investigación geofísica y elaboración de perfiles geológico – geotécnicos longitudinales y transversales a los ejes de presas ante proyectadas, y de perfiles de la fundación en correspondencia con las principales obras de hormigón.

UBICACIÓN El río Santa Cruz se localiza en la parte centro sur de la provincia homónima. Tiene su naciente en el extremo oriental del lago Argentino y desemboca, poco antes de alcanzar el océano Atlántico, en el río Chico (ría Puerto San Martín) luego de un recorrido meandriforme y dirección general hacia el este, de 245 km en línea recta. El cierre Cóndor Cliff se ubica en la transición entre el valle superior y medio, en el km 250 del río. El cierre La Barrancosa se localiza en la porción del valle medio, en el km 185 del cauce actual del río (Fig. 1). Ambos sitios fueron seleccionados por constituir estrechamientos naturales destacados del valle del río Santa Cruz, que ofrecen la posibilidad de construir presas para lograr su aprovechamiento sustentable en el tramo considerado.

Fig. 1: Ubicación del río Santa Cruz con los cierres.

ALTERNATIVAS DE PRESAS Dado que la prefactibilidad existente adoptaba presas de materiales sueltos con núcleo impermeable en ambos sitios, del tipo que se muestra en la figura 2 , se planificó y ejecutó un programa de investigación geológica-geofísica-geotécnica geológica-geofí sica-geotécnica que permitiera, además, considerar la alternativa de proyectar las presas del tipo CFRD (concrete face rockfill dam), ver esquema en la figura 3 . los antecedentes directos a esta etapa de estudios corresponden a las investigaciones llevadas a cabo por el consorcio IECI entre los años 1976 y 1980, con los que se alcanzó un nivel de prefactibilidad para ambos sitios de presa. El proyecto de presas tipo CFRD o CFGD (Concrete Face Gravelfill Dam), que se está utilizando extensamente en la actualidad gracias al avance tecnológico y a la evolución producida en su diseño, tiene como ejemplos en la Argentina a Potrerillos en la Provincia de Mendoza (recientemente terminada) y a Los Caracoles en la Provincia de San Juan (en construcción próxima a su finalización). Con anterioridad se construyó Pichi Picún Leufú en el Limay Medio y, en 1980, se proyectó Cuesta Blanca en la Provincia de Córdoba (no construida). Todos estos proyectos y obras son posteriores a la construcción de las presas de Foz do Areia (Brasil) y de Cethana (Australia). Actualmente son de este tipo de presa los anteproyectos de los llamados a licitación de la presas de Cóndor Cliff y La Barrancosa, y los anteproyectos de Portezuelo del Viento en Mendoza, Chihuido 1 en la Provincia del Neuquén, Los Blancos y Los Tordillos en la Provincia de Mendoza Los Monos en Chubut y la Presa de Punta Negra en San Juan. Recientemente, se han terminado y están en operación las presas de gran altura de Barra Grande y Campos Novos, entre otras, en Brasil. Han tenido también un gran desarrollo en China, Méjico y otros países.

Fig. 2: Presa de materiales sueltos con núcleo impermeable

Este tipo de diseño, puede resultar en una obra más económica, por varias razones entre ellas:

- Menor volumen de materiales sueltos, derivados de taludes más empinados debido a la utilización de materiales friccionales (en el caso de las presas del Río Santa Cruz se trata de gravas y rodados fundamentalmente) y a que no incluyen núcleo de suelos arcillosos o limo-arcillosos.

- Puede reducirse aún más el volumen si se construye el coronamiento incluyendo un muro de contención del lado del talud de aguas arriba, que constituya también el parapeto..

- La presa es menos heterogénea, y su construcción es más simple y rápida. No necesita la preparación, el ajuste de la humedad, la compactación (en capas de menor espesor) que requieren los materiales finos de núcleo.

- La construcción es menos afectada por razones climáticas, permite disminuir los tiempos de obra.

- Tienen buen comportamiento frente a las solicitaciones sísmicas. - Ya los antecedentes citados, incluyen soluciones para las juntas entre losas de la pantalla impermeable, entre la pantalla y el plinto y, en algunos casos, entre el plinto y el muro colado que se dispone a través de materiales permeables de la fundación. De todas maneras, si bien debe tenerse en cuenta la tendencia actual en la elección del tipo de presa, siempre deben analizarse en cada caso que se estudie las características y condiciones geológicas y geotécnicas del sitio de emplazamiento, los materiales disponibles, el clima, la altura máxima de la presa y su variación a lo largo de su perfil longitudinal, entre otras variables, para la adopción del diseño final.

Fig. 3: Presa del tipo CFRD (concrete face rockfill dam)

INVESTIGACIONES REALIZADAS Los antecedentes directos a esta etapa de estudios corresponden a las investigaciones llevadas a cabo por el Consorcio IECI entre los años 1976 y 1980, con los que se alcanzó un nivel de prefactibilidad para ambos sitios de presa, aunque quedaron planteadas, algunas indefiniciones sobre niveles del techo de roca en la margen derecha de Cóndor Cliff y sobre la eventual existencia de un paleocauce en la margen derecha de La Barrancosa. El plan de investigación geológicageofísica-geotécnica desarrollado puso énfasis en estos aspectos no suficientemente definidos y, dado que la prefactibilidad existente adoptaba presas de materiales sueltos con núcleo impermeable en ambos sitios, se tuvo en cuenta procurar información que permitiera, además, considerar la alternativa de proyectar las presas del tipo CFRD (Concrete Face Rockfill Dam). Con este objeto se incluyó investigación a lo largo de la traza aproximada de ubicación del plinto y del muro colado de hormigón. También, se prestó especial atención a las áreas correspondientes a las fundaciones de las obras de hormigón.

TOPOGRAFÍA La primer tarea de campo encarada por la UTE ESIN S.A. – IATASA entre el 31 de enero y el 07 de febrero de 2006, fue realizar la vinculación al sistema POSGAR y a la red general de vinculación IGM, de la cartografía base elaborada por el Consorcio IECI para los sitios La Barrancosa y Cóndor Cliff. Sobre la base de esta actualización cartográfica se ubicaron luego todas las investigaciones de campo en cada uno de los cierres estudiados, perforaciones, geofísica, calicatas y trincheras, las cuales pueden verse en las Figuras 4 y 5 , en las que también se incluye la ubicación en el terreno de las perforaciones ejecutadas por el Consorcio IECI.

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA LA BARRANCOSA Las obras del anteproyecto del aprovechamiento hidroeléctrico en La Barrancosa contaban con investigaciones geotécnicas de las fundaciones consistentes en 8 perforaciones, ubicadas en las terrazas inferiores aledañas al cauce actual del río y en los sectores de estribos en ambas márgenes. Adicionalmente se había realizado una prospección geoeléctrica consistente en perfiles de sondeos eléctricos verticales (SEV), desde el estribo de margen derecha hacia el sur, sobre la terraza superior del valle. Los estudios realizados durante el año 2006, consistieron en la ejecución de perforaciones geotécnicas en cubierta sedimentaria y roca, ensayos “in situ”, investigaciones geofísicas, ensayos de laboratorio sobre muestras de suelo y roca y excavación de calicatas y trinchera para estudios de fundaciones, según sigue: Perforaciones en suel o y roca La distribución final de las perforaciones ha sido indicada, junto con las otras investigaciones efectuadas en el campo en la Figura 4 : Se perforaron en total 2220 m, de los cuales se ejecutaron 676 m en suelo y 1544 m en roca.

Estudios Geofísicos La prospección geofísica se ha vinculado estrechamente al plan de perforaciones desarrollado para obtener resultados más útiles y ajustados, sobre la constitución de los materiales de fundación en el sitio. Sobre la terraza superior de margen derecha se dispuso un total de 62 SEV (Sondeo Eléctrico Vertical), los cuales se ubicaron, hacia el sur de la barda de cota superior 140 m, sobre 2 líneas de aproximadamente 3000 m de longitud, una de ellas en coincidencia con la continuación del eje de presa y otra línea paralela a la anterior, desplazada 100 m hacia el oeste. Otros 17 SEV fueron ejecutados en la terraza inferior de la margen derecha a lo largo del eje de la futura presa, en coincidencia con las perforaciones ejecutadas, lo cual se completó con 3 SEV ubicados en la margen izquierda, también a lo largo del eje de presa anteproyectada. En total se realizaron 82 SEV. Se realizaron también ensayos Cross Hole, 2 en la margen derecha, 1 en la margen izquierda y 1 en terraplén de avance sobre el cauce desde la margen izquierda. La prospección geosísmica se materializó en la terraza inferior de la margen derecha, a lo largo del eje de anteproyecto de presa y en la terraza superior de la misma margen. La distribución final de los estudios, ha sido indicada junto con las otras investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 4. Ensayos de laboratorio laborato rio Se han realizado ensayos de laboratorio de los suelos que constituyen la cubierta sedimentaria en el sector de cierre y de las rocas subyacentes que podrán ser interesadas por las fundaciones de la presa y obras de hormigón asociadas. En términos generales estos ensayos corresponden a clasificación e identificación de suelos y rocas junto a determinaciones y análisis específicos de aspectos geotécnicos y geoquímicos característicos que deben conocerse para la implantación de una presa.

Fig. 4: La Barrancosa – Ubicación de I nvestigaciones Geotécnicas en el terreno

CÓNDOR CLIFF Las obras del anteproyecto del aprovechamiento hidroeléctrico en Cóndor Cliff contaban con investigaciones geológico – geotécnicas de las fundaciones, consistentes en estudios geosísmicos ejecutados en líneas transversales al cauce del río Santa Cruz en el sector de cierre, en correspondencia con los estribos en ambas márgenes y las terrazas yuxtapuestas al cauce actual. También se ejecutaron 12 perforaciones geotécnicas, 7 en la margen izquierda y 5 en la margen derecha. Los estudios realizados en el campo y en laboratorios en el año 2006 consistieron en la ejecución de perforaciones geotécnicas en cubierta sedimentaria y roca, ensayos “in situ”, investigaciones geofísicas y tomas de muestras y ensayos de laboratorio sobre especímenes de suelo y roca, según sigue: Perforaciones en suel o y roca La distribución final de las perforaciones, ha sido indicada junto con las otras investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 5. En total se perforaron 2.087 m, de los cuales se ejecutaron 1.100 m en suelo y 987 m en roca. Estudios Geofísicos La prospección sísmica desarrollada se ha vinculado con las nuevas perforaciones ejecutadas en esta campaña y con la investigación IECI, con la finalidad de obtener un mejor conocimiento de

CÓNDOR CLIFF Las obras del anteproyecto del aprovechamiento hidroeléctrico en Cóndor Cliff contaban con investigaciones geológico – geotécnicas de las fundaciones, consistentes en estudios geosísmicos ejecutados en líneas transversales al cauce del río Santa Cruz en el sector de cierre, en correspondencia con los estribos en ambas márgenes y las terrazas yuxtapuestas al cauce actual. También se ejecutaron 12 perforaciones geotécnicas, 7 en la margen izquierda y 5 en la margen derecha. Los estudios realizados en el campo y en laboratorios en el año 2006 consistieron en la ejecución de perforaciones geotécnicas en cubierta sedimentaria y roca, ensayos “in situ”, investigaciones geofísicas y tomas de muestras y ensayos de laboratorio sobre especímenes de suelo y roca, según sigue: Perforaciones en suel o y roca La distribución final de las perforaciones, ha sido indicada junto con las otras investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 5. En total se perforaron 2.087 m, de los cuales se ejecutaron 1.100 m en suelo y 987 m en roca. Estudios Geofísicos La prospección sísmica desarrollada se ha vinculado con las nuevas perforaciones ejecutadas en esta campaña y con la investigación IECI, con la finalidad de obtener un mejor conocimiento de la constitución de los materiales en el sitio. En este caso se han aplicado estudios de geosísmica en líneas ubicadas en coincidencia con las obras principales. La distribución de estas investigaciones ha sido de 3 dispositivos sobre la margen derecha 1 de ellos según el eje de anteproyecto de la presa. En disposición paralela se colocó otra línea geosísmica, 150 m aguas arriba y otra también paralela 200 m aguas abajo, con 3 dispositivos de 230 m cada uno. En la margen izquierda se ejecutaron 2 perfiles geosísmicos, de 6 dispositivos cada uno, en coincidencia con el eje de anteproyecto de presa y 150 m aguas arriba en una posición cercana a la traza del pie del talud de aguas arriba de la presa anteproyectada. Otras 2 líneas sísmicas, de 3 dispositivos cada una, se ubican unos 200 m aguas abajo del eje y unos 300 m aguas abajo de la anterior, sobre el talud de la margen izquierda. También se realizaron ensayos Cross Hole que se ubicaron en la margen derecha, sobre el talud entre la terraza inferior y la terraza superior, en el cauce del río desde pontón, desde terraplén de avance y en la terraza inferior de la margen izquierda. La distribución final de los estudios, ha sido indicada junto con las otras investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 5. Ensayos de Laboratorio Laborator io Se han realizado ensayos de laboratorio de los suelos que constituyen la cubierta sedimentaria en el sector de cierre y de las rocas subyacentes que podrán ser interesadas por las fundaciones de una presa y obras de hormigón asociadas. En términos generales, estos ensayos

corresponden a clasificación e identificación de suelos y rocas junto a determinaciones y análisis específicos de aspectos geotécnicos y geoquímicos característicos que deben conocerse para la implantación de una presa.

Fig. 5: Cóndor Cliff – Ubicación de Investigaciones Geotécnicas en el terreno

REVISIÓN, PROCESAMIENTO PROCESAMIENTO E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS IN SITU Y DE LABORATORIO. Durante el desarrollo de los trabajos, en ambos sitios, La Barrancosa y Cóndor Cliff, se realizaron ensayos en el campo, in situ, en paralelo con el avance de las perforaciones y se obtuvieron muestras para ensayos, determinaciones y clasificaciones en laboratorio. En forma permanente, durante los trabajos de campo, la UTE ESIN S.A.-IATASA S.A.-IATASA realizó la ubicación definitiva de los estudios, el control de los ensayos in situ por parte de la inspección residente en cada uno de los lugares de estudios geológicos – geotécnicos, y se revisaron los resultados obtenidos. También efectuó la verificación de los resultados obtenidos a partir de las muestras ensayadas y clasificadas en laboratorio. Por otra parte los laboratorios donde se realizaron los estudios, fueron motivo de visitas por parte de profesionales de la inspección. Se procesó la información obtenida y la antecedente, se interpretaron sus resultados y se elaboró el Informe Final con las conclusiones obtenidas y la recomendación de los parámetros geotécnicos.

GEOLOGÍA La constitución geológica se halla integrada, en el tramo de interés, por la unidad más antigua, la Formación Monte León, que tendrá una relación directa con las futuras obras del Aprovechamiento Hidroeléctrico y los sectores de embalse correspondientes.

REVISIÓN, PROCESAMIENTO PROCESAMIENTO E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS IN SITU Y DE LABORATORIO. Durante el desarrollo de los trabajos, en ambos sitios, La Barrancosa y Cóndor Cliff, se realizaron ensayos en el campo, in situ, en paralelo con el avance de las perforaciones y se obtuvieron muestras para ensayos, determinaciones y clasificaciones en laboratorio. En forma permanente, durante los trabajos de campo, la UTE ESIN S.A.-IATASA S.A.-IATASA realizó la ubicación definitiva de los estudios, el control de los ensayos in situ por parte de la inspección residente en cada uno de los lugares de estudios geológicos – geotécnicos, y se revisaron los resultados obtenidos. También efectuó la verificación de los resultados obtenidos a partir de las muestras ensayadas y clasificadas en laboratorio. Por otra parte los laboratorios donde se realizaron los estudios, fueron motivo de visitas por parte de profesionales de la inspección. Se procesó la información obtenida y la antecedente, se interpretaron sus resultados y se elaboró el Informe Final con las conclusiones obtenidas y la recomendación de los parámetros geotécnicos.

GEOLOGÍA La constitución geológica se halla integrada, en el tramo de interés, por la unidad más antigua, la Formación Monte León, que tendrá una relación directa con las futuras obras del Aprovechamiento Hidroeléctrico y los sectores de embalse correspondientes. Se halla integrada por limolitas, areniscas, areniscas tobáceas, pelitas, tobas y tufitas. Se intercalan niveles de fauna de invertebrados marinos y de vertebrados Por encima se disponen coladas basálticas que se ubican sobre las porciones más elevadas del valle del río Santa Cruz, con marcado predominio sobre la ladera norte. Esta litología no tendrá relación directa con los futuros sectores de cierre y embalse. Las unidades más modernas, que se disponen en este tramo del valle del río Santa Cruz, corresponden a depósitos de edad cuaternaria, los cuales han sido generados por actividad glaciaria, procesos de remoción en masa y acción fluvial. Los depósitos de origen glaciario se presentan en el sector de cierre de Cóndor Cliff y se hallan ausentes en el cierre de La Barrancosa, mientras que los depósitos de remoción en masa están más desarrollados en Cóndor Cliff y carecen de significación en La Barrancosa. Por el contrario, los depósitos fluviales tienen mayor importancia en el sector de cierre de La Barrancosa que en Cóndor Cliff.

RESUMEN DE LA INFORMACIÓN GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA CÓNDOR CLIFF Las rocas que constituyen el sustrato de las fundaciones para una futura presa en Cóndor Cliff, son tobas, pelitas tobáceas y bancos de arenisca que se intercalan regularmente en el perfil. Sus contactos son predominantemente transicionales.

La profundidad del techo de roca a lo largo del perfil longitudinal de la presa en el km 250, considerando la presa anteproyectada con coronamiento en cota 187,40 m, puede verse en la Figura 6: La roca demuestra tener en general una calidad geotécnica buena a muy buena, en términos de las recuperaciones que varían entre 80% y 100% y los valores de RQD que también se ubican en valores de 80% a mayores. Las disminuciones de estos valores coinciden con sectores fracturados aislados y la presencia de areniscas friables; ambas características son más frecuentes en sectores de la margen izquierda. La alteración de la roca es baja o nula, con los sectores más alterados ubicados en los metros superiores (1 a 2 m) que se profundizan, en espesor vertical, hasta varios metros en perforaciones ubicadas sobre el sector de estribo de la margen izquierda. Con relación a los ensayos Lugeon, que miden valores de permeabilidad secundaria, las absorciones son muy bajas o nulas y consecuentemente las permeabilidades, con excepción de sectores fracturados locales, algunos bancos de areniscas y porciones superiores de las perforaciones en taludes t aludes descomprimidos descomprimid os de la margen izquierda. Las discontinuidades corresponden a laminación, diaclasas y fallas menores. Los planos de falla menores son en general aislados, cerrados y sin alteración. Hay, sin embargo, algunas zonas de falla menores de algunos decímetros de espesor que no muestran continuidad lateral importante. Con referencia al fallamiento en este sector de cierre, sólo se ha identificado una zona de falla de varios metros de espesor en la porción superior, cota 180 m – 170 m que interesa a la Formación Monte León (Fig. 6, (1)), con desarrollo de brechas de falla y fallas menores con superficies estriadas y de labios cerrados. Esta falla tiene una disposición general de rumbo NO e inclinación hacia el NE, e interesa sólo localmente un sector limitado cercano a las fundaciones en el estribo de margen izquierda. Con relación a la resistencia de las rocas según ensayos de compresión simple, las distintas litologías arrojan valores entre 50 kg/cm2 y 100 kg/cm2, lo cual corresponde a resistencia de roca intacta no saturada baja para la mecánica de rocas. Las gravas limpias, (Fig. 6, (3)) en el sector de fundaciones de la presa anteproyectada, tiene valores de permeabilidad K de 10-1 cm/s, y aún mayores. Cuando participan arenas y gravas limosas alcanza valores de K ≅ K ≅ 10-3 cm/s. Los depósitos de till, (Fig. 6, (2)), que predominan en la margen derecha en el sector de estribo y están también presentes en la parte superior del estribo de margen izquierda, presentan permeabilidades más variables, pero con valores de K elevados, del orden de 10-1 – 10-2 cm/s en coincidencia con las intercalaciones de gravas limpias. En Cóndor Cliff, los ensayos Cross Hole proporcionaron valores de la velocidad de onda de corte inferior a 200 m/s hasta los 2 m en el talud de la barda de cota 240 m de la margen derecha, que luego aumentan a 200 m/s hasta los 15 m de profundidad para ubicarse entre valores de 250 m/s y 300 m/s hasta el techo de roca. Para los depósitos aluvionales, en la parte central del sector de cierre, las velocidades de onda de corte Vs varían en torno a los 200 m/s hasta los 10 m de profundidad, luego, hasta los 17 m

de profundidad, las velocidades bajan a valores cercanos a los 150 m/s en coincidencia con un estrato arcilloso y más abajo hasta el techo de roca varía entre 200 m/s y 250 m/s. Con relación a los depósitos de remoción en masa (Fig.6, (4)) las permeabilidades varían entre K ≅ K ≅ 10-4 cm/s para limos arenosos y 10-3 cm/s para la arena. Con el aumento en la proporción de arcilla los valores alcanzan K ≅ K ≅ 10-6 cm/s. Los sectores de estribos para una futura presa en Cóndor Cliff corresponden a taludes que se desarrollaron inicialmente en roca, pero que luego fueron cubiertos por depósitos cuaternarios de distinto origen, composición y estructura. Para un cierre que alcance la cota 187,40 m, en el estribo izquierdo, hasta la cota 180 m, el acceso directo a la roca de fundación se presenta con espesores moderados o bajos de cubierta. Al considerar el estribo de margen derecha, entre cota 160 m y 187,5 m, el espesor de la cubierta aumenta a valores de hasta 30 m, con lo cual el acceso a una fundación directa en roca resulta una alternativa muy difícil y costosa, por lo que deben analizarse otras alternativas. En términos de la estabilidad natural de los taludes en el sector de cierre, en el estado actual, puede afirmarse que q ue son estables. est ables. En la margen izquierda se han h an identificado identificad o depósitos de d e remoción en masa, de poco espesor, asociados al deslizamiento de un sector limitado del talud, hoy totalmente estabilizados (Fig. 6, (4)). En el mismo talud, bien por encima de la cota de coronamiento de 187,40 m, se ha materializado otro proceso de remoción en masa antiguo, hoy inactivo, que corresponde a asentamientos de la barda basáltica superior de losas apoyadas sobre el terciario y la caída directa de bloques basálticos, desde el frente escarpado de las coladas intensamente fracturadas.

Fig. 6: Perfil geológico simplificado en coincidencia con el cierre Cóndor Clif f.

LA BARRANCOSA Las rocas que constituyen el sustrato de las fundaciones para una futura presa y obras asociadas en La Barrancosa, son pelitas tobáceas, tobas y areniscas estratificadas. Esta unidad tiene su techo, en el sitio, a una profundidad que varía entre los 3,60 m y 17,50 como valores extremos con respecto al terreno natural (Fig. 7). La calidad geotécnica es buena o muy buena ya que se han obtenido en forma sistemática recuperaciones totales de testigos entre 90% y el 100%, en tanto que la recuperación modificada RQD es también buena a muy buena ya que supera el 75% y llega hasta el 100%. Con relación a los ensayos Lugeon, que miden valores de permeabilidad secundaria, las absorciones son en general muy bajas y nulas lo cual implica permeabilidades bajas. Con algunos sectores que muestran mayores admisiones debido a discontinuidades localizadas y en los tramos superiores descomprimidos del macizo rocoso subyacente. Sólo la porción superior de la roca, en un espesor aproximado de 1 m, se presenta alterada. Las discontinuidades en general son escasas y corresponden a laminaciones, de disposición subhorizontal y cerradas, contactos litológicos transicionales, escasas diaclasas subverticales, planas y sin alteración en sus contactos. Los ensayos de compresión simple sobre testigos de las distintas litologías de la Formación Monte León (Fig. 7, (1)) proporcionan valores que varían entre 50 kg/cm2 y 100 kg/cm2, los que corresponden a valores de resistencia de roca intacta no saturada baja para la mecánica de rocas. La cubierta sedimentaria ha sido muestreada por medio de la ejecución de perforaciones y de calicatas. Corresponde a materiales aluvionales que se presentan como estratos en parte lenticulares de gravas, gravillas y arenas, con escaso contenido de arcilla. La permeabilidad de estos materiales es elevada, la cual ha sido verificada por la realización sistemática de los ensayos Lefranc que proporcionan valores de K entre 10-1 y 10-3 cm/seg. En La Barrancosa, los ensayos Cross Hole realizados en coincidencia con los depósitos (Fig. 7, (3)) que se disponen en la porción superior de la barda de cota 140 m de la margen derecha, dan valores de velocidad de la onda de corte Vs entre 200 m/s y 250 m/s aproximadamente hasta los 10 m de profundidad. Luego, hasta los 16 m, en correspondencia con la parte basal de los depósitos aluvionales en el sector de estribo derecho, se ubican entre 250 m/s y 300 m/s con algunos valores puntuales entorno a los 200 m/s. Los ensayos Cross Hole realizados en los depósitos aluvionales ubicados en la parte central del cierre (Fig. 7, (4)) donde se localiza el cauce actual del río Santa Cruz, muestran velocidades de la onda de corte por encima de 250 m/s, en el sector del cauce sobre su margen izquierda en los primeros 2 m de profundidad, pro fundidad, que q ue luego pasan a 300 m/s y algo más de 400 m/s en el aluvión hasta has ta alcanzar el techo de roca. En los depósitos de la margen izquierda, en posiciones alejadas del río, las velocidades Vs son de 200 m/s a 250 m/s aproximadamente, hasta los 2 m de profundidad, para luego aumentar a valores entre 250 m/s y 300 m/s aproximadamente, hasta el techo de roca. En la misma unidad de depósitos aluvionales, pero en la margen derecha, los ensayos Cross Hole han proporcionado valores de las ondas de corte Vs de 200 m/s o inferiores hasta los 2 m de profundidad, las cuales aumentan aument an a 200 – 250 25 0 m/s hasta los 11 m de profundidad profun didad y alcanzan alcanz an valores entre 250 m/s y 300 m/s en los metros basales del depósito aluvional.

Los sectores de estribos, para una futura presa en La Barrancosa, coinciden con los taludes que se desarrollan en la margen izquierda y en la margen derecha sobre las bardas que culminan en la cota 140 m. Ambos taludes se han desarrollado por erosión sobre la Formación Monte León que, por debajo de una cubierta de regolito y suelo, cuyos espesores varían entre 1 y 3 m aproximadamente, demuestran tener continuidad y carecer de sectores potencialmente inestables debidos a asentamientos o deslizamientos naturales, de volúmenes importantes de las sedimentitas terciarias.

Fig. 7: Perfil geológico simplificado en coincidencia con el cierre La Barr ancosa.

PARÁMETROS GEOTÉCNICOS RECOMENDADOS Para alcanzar los valores que se consideran representativos de los parámetros geotécnicos para la cubierta sedimentaria y macizo rocoso, se ha adoptado un criterio que vincula la discriminación de los principales materiales, en vinculación de su pertenencia a las unidades geológicas que se han identificado en cada uno de los cierres, Cóndor Cliff y La Barrancosa. Este criterio lleva a individualizar agrupaciones de parámetros que son característicos para cada una de las unidades geológicas, que pueden contener a su vez variaciones parciales en función de los materiales constituyentes. Se verifica que, las distintas unidades de depósitos sedimentarios tienen una composición característica que en general es congruente con sus parámetros geotécnicos de ensayos in situ, clasificaciones y determinaciones en laboratorio. Para la roca se ha reconocido que en los dos lugares estudiados el sustrato rocoso corresponde a una misma formación geológica, Formación Monte León, en la cual predominan sedimentitas y piroclastitas finas con participación más restringida de areniscas, en general de poco espesor comparativo. Su predominio relativo en un sector del cierre influye en la caracterización geotécnica del macizo rocoso correspondiente. Se ha realizado la clasificación del macizo en base al Sistema CSIR, con la adopción de los parámetros correspondientes de cohesión y ángulo de fricción

que se recomienda adoptar para el proyecto de licitación de las presas en Cóndor Cliff km 250 y La Barrancosa km. 185. Con este criterio se han confeccionado las planillas resumen de parámetros geotécnicos para cubierta sedimentaria y roca, correspondientes a los distintos sectores de las fundaciones de ambos cierres, que se presentan a continuación:

CÓNDOR CLIFF – MARGEN IZQUIERDA- CUBIERTA SEDIMENTARIA De sc scr ipción

Unidad Geológica

Clasific. SUCS

Pen et etr ac ació n SPT/PC* N N° de Golpes

Peso Unitario Húmedo PUh g/cm3

Pe Peso U ni nitario Seco PUd g/cm 3

Peso Án gu gulo de fr icción Específico interna φu PE g/cm3 (°)

Cohesión Cu Kg/cm 2

Velocidad de Onda de Corte Vs m/s

Perme ab ab. Lefranc k cm/s

> 10

Terraza inferior- cauce

Nivel de grava

QC3

GP Sub GW

Entre 15* y > 50*

2,05

2,00

2,60

33,00

0,00

Entre 300 y 430

Limo arcilla

QC3

CL Sub CH

Entre 2 y 14

1,80

1,31

2,58

15,00

0,20

100

Entre 10 -4 y 10 -5

Till

QC2

Entre 34 y R

1,88

1,53

2,58

20,00

0,30

Entre 270 y 420

Entre 10 -1 -4 y 10

ML

MH GP

-1

Terraza superior- talud a) Zona entre cota 130 y 200

QC1

SM Sub SP/SM Sub GP/GW

Entre 11 y 36

1,81

1,75

2,59

29,00

0,10

Entre 10 -2 y 10 -4

b) Zona entre cota 200 y 240

QC1

GP GW

Entre 20* y > 50*

2,06

2,01

2,60

33,00

0,00

Entre > 10 -1 y 10 -2

Sub: Subordinado PC*: Punta ciega R: Rechazo

CÓNDOR CLIFF – MARGEN DERECHA- CUBIERTA SEDIMENTARIA Descripción

Unidad Geológica

Clasific. SUCS

Penetración SPT/PC* N N° de Golpes

Peso Unitario Peso Unitario Peso Ángulo de fricción Húmedo Seco Específico interna φu PUh PUd PE g/cm3 g/cm3 g/cm3 (°)

Cohesión Cu Kg/cm2

Velocidad de Onda de Corte Vs m /s

Permeab. Lefranc k cm/s

Terraza Inferior- cauce Entre 200 y 280

Entre > 10 -1 y 10 -2

Grava Su Superior

QC3

GP GW

Entre 12* y 32*

2,05

2,00

2,60

32,00

0,00

Arena

QC3

SP

Entre 30 y 40

1,80

1,73

2,60

31,00

0,00

10 -2

Till

QC2

SP-SM-SC MH-CH

> 50 (R)

1,90

1,80

2,58

20,00

0,30

Entre 10 -3 y 10 -4

Grava Su Superior

QC1

GW GP

Entre 46* y > 50*

2,10

2,05

2,60

34,00

0,00

Entre 10 -1 y 10 -2

Arena

QC1

SM SP

1,78

1,71

2,60

29,00

0,00

Entre 10 -3 y 10 -4

Terraza superior- talud

PC*: Punta ciega R: Rechazo

CÓNDOR CLIFF - ROCA Descr escrip ipci ció ón

Unidad d ad Geológica R %

RQD %

Peso eso Unit Unita ario rio Peso Peso Unit Unita ario Húm edo Seco PUh PUd g/cm3 g/cm3

Peso Peso Áng Ángulo ulo de fricc ricciión Específico interna φu PE g/cm3 (°)

Coh Cohesió sión

M. de Ela Elastic. tic.

Iny. ny. Agu Agua Lugeon

Cu Kg/cm2

E Kg/cm2

UL

Margen izquierda

Formación Monte León

94

73 73

2,00

1,75

2,62

33,00

0,25

12000,00

2,85

Terraza inferior- cauce


97

81 81

2,05

1,78

2,59

35,00

0,60

15000,00

1,14

Margen derecha


97

79 79

2,00

1,75

2,59

35,00

0,60

15000,00

0,60

CÓNDOR CLIFF – ZONA – ZONA SUPERIOR DE ROCA ALTERADA Descr ipción

Unidad Clasific. Geológica SUCS

Terraza superior y talud margen izquierda

Formación CH/CL Monte MH/ML León SM/SC

Terraza inferior- cauce margen izquierda

Margen derecha

Pen et etraci ón ón SPT/PC* N N° de Golpes

Peso Un itar io P es eso Unitario Peso Ángulo de fricción Húmedo Seco Específico interna PUh PUd PE φu g/cm3 g/cm3 g/cm3 (°)

Cohesión Cu Kg/cm2

Ve lo ci cidad de Onda de Corte Vs m/s

Pe rm rmeab. Lefranc k cm/s

Espesor

1,91

1,63

2,59

15,00

0,70

Entre 10 -5 y 10 -6

Entre 1.20 y 14.30m

Formación Monte MH/CH Entre 28 y > 50 (R) León

1,89

1,59

2,56

17,00

0,80

Entre 10 -5 y 10 -6

Menos de 2m. Sub 4-8m

Formación Monte MH CH León

1,87

1,51

2,56

15,00

0,50

Entre 10 -5 y 10 -6

Entre 1.25 y 10.05m

Entre 24 y R

Entre 34 y 41

600,00

Sub: Subordinado PC*: Punta ciega R: Rechazo

LA BARRANCOSA –– ESTRIBO IZQUIERDO - CUBIERTA SEDIMENTARIA Descripción

Unidad Geológica

Clasific. SUCS

Peso Unitario Pe Peso Unitario Húmedo Seco PUh PUd g/cm 3 g/cm3

Peso Específico PE g/cm3

Ángulo de fricción Cohesión interna Cu φu ( °) Kg/cm2


Gravas

QB2

GW GP

2,00

1,95

2,65

33,00

0,00

6.5* 10 -2

Arenas

QB2

SW SP

1,80

1,73

2,63

30,00

0,00

Entre 10 -1 y 10 -2

LA BARRANCOSA - TERRAZA INFERIOR - CUBIERTA SEDIMENTARIA Descripción

Unidad Geológica

Clasific. SUCS

Peso Unitario Peso Unitario Húmedo Seco PUh PUd g/cm3 g/cm3


Ángulo de fricción Cohesión interna φu Cu (°) Kg/cm2

G ravas

QB2

GW GM GP

1,95

1,90

2,63

32,00

0,00

Arenas

QB2

SW SM SP

1,78

1,70

2,62

30,00

0,00

Velocidad de Onda de Corte Vs m/s


.Hasta 2.50m 200 o menor .Hasta 6.00-7.00m 250-350 .Hasta la base 300-350

Entre 10 -1 y 10 -2

Entre 5*10 -2 y 5*10 -3

LA BARRANCOSA - ESTRIBO DERECHO - CUBIERTA SEDIMENTARIA Desc riripción

Unidad Geológica

Clasif ic. SUCS

Peso Unitario Pe Peso Unitar io Húmedo Seco PUh PUd g/cm3 g/cm3


Ángulo de f rriic ci ción Cohes ión Velocidad de interna Onda de Corte φu Cu Vs (°) Kg/cm2 m/s

Gravas

QB1

GW GP

2,00

1,95

2,63

33,00

0,00

Arenas

QB1

SW SP

1,80

1,73

2,63

30,00

0,00

Finos (limos/arcillas)

QB1

CL/CH

1,70

1,50

2,68

15,00

0,30

Perm ea eab. Lefranc k cm/s Entre 7*10 -1 y 10 -2

Entre 200 y 400

4*10 -2

Entre 10 -4 10 -5

LA BARRANCOSA – ESTRIBO IZQUIERDO- ROCA Descripción

Unidad Geológica R %

Nivel alterado de la zona de techo de roca


Pelitas


100

Areniscas


Tobas


RQD %

Peso Unitario Peso Unitario Peso Ángulo de fricción Cohesión Resistencia a P er ermeab. Húmedo Seco Específico interna la Comp. Lefranc φu PUh PUd PE Cu Simple k g/cm3 g/cm3 g/cm3 (°) Kg/cm2 Kg/cm2 cm/s

Iny. Agua Lugeon UL

10 -4

1,80

1,60

2,58

15,00

0,50

79

1,85

1,65

2,56

28,00

0,80

1,35

99

63

1,95

1,80

2,60

30,00

1,00

2,90

100

37

1,90

1,70

2,55

25,00

1,00

0,00

y

LA BARRANCOSA –TERRAZA INFERIOR - ROCA Descripción




Pelitas


100

Areniscas


Tobas


RQD %

Peso Unitario Peso Unitario Peso Ángulo de fricción Cohesión Resistencia a P er ermeab. Húmedo Seco Específico interna la Comp. Lefranc φu PUh PUd PE Cu Simple k g/cm3 g/cm3 g/cm3 (°) Kg/cm2 Kg/cm2 cm/s

Iny. Agua Lugeon UL

10 -5

1,77

1,55

2,58

15,00

0,50

92

1,85

1,65

2,56

28,00

0,80

83,14

3,32

100

79

1,95

1,70

2,60

30,00

1,00

48,35

3,12

99

86

1,90

1,60

2,55

25,00

1,00

0,79

LA BARRANCOSA –– ESTRIBO DERECHO- ROCA Descripción




Pelitas


100

Areniscas


Tobas


R QD %

Peso Unitario P es eso Unitario Peso Ángulo de fricción Húmedo Seco Específico interna φu PUh PUd PE g/cm3 g/cm 3 g/cm3 (°)

Cohesión Cu Kg/cm2

Resistencia a Pe Permeab. la Comp. Lefranc Simple k Kg/cm2 cm/s

Iny. Agua Lugeon UL

10 -5

1,98

1,60

2,58

15,00

0,50

73

1,85

1,65

2,56

28,00

0,80

79,57

4,50

100

73

1,95

1,80

2,60

30,00

1,00

57,33

4,02

100

58

1,90

1,70

2,55

25,00

1,00

4,00

CONCLUSIONES La investigación geológico-geotécnica realizada en Cóndor Cliff, permitió actualizar y ampliar el conocimiento antecedente y aclarar la indefinición que existía sobre el techo de roca en la margen derecha. El análisis de los resultados obtenidos, permite expresar que el sitio estudiado para el cierre en Cóndor Cliff posee condiciones naturales aptas para la construcción de una presa del tipo de materiales sueltos con núcleo impermeable o bien con pantalla de hormigón sobre el talud de aguas arriba (tipo CFRD o CFGD) y las obras complementarias, cuyos diseños podrán definirse, a nivel de proyecto de licitación, sobre la base del conocimiento geológico y geotécnico alcanzado.

La investigación geológico-geotécnica realizada en La Barrancosa, permitió actualizar y ampliar el conocimiento antecedente y aclarar la indefinición que existía sobre la margen derecha, descartándose la existencia de un paleocauce. El análisis de los resultados obtenidos, permite expresar que el sitio estudiado para el cierre en La Barrancosa posee condiciones naturales aptas para la construcción de una presa del tipo materiales sueltos con núcleo impermeable o con pantalla de hormigón sobre el talud de aguas arriba (tipo CFRD o CFGD) y las obras complementarias, cuyos diseños podrán definirse, a nivel de proyecto de licitación, sobre la base del conocimiento geológico y geotécnico. Se recomiendan parámetros geotécnicos para los materiales que se presentan en los distintos sectores de la fundación de las obras, los que podrán ser utilizados en la elaboración del proyecto ejecutivo de licitación de las presas y sus obras complementarias.

AGRADECIMIENTOS Se agradece la colaboración y apoyo brindado por las autoridades del Ministerio de Economía y Obras Públicas, Secretaría de Estado de Energía de la Provincia de Santa Cruz, durante el desarrollo de los trabajos. También se agradece la participación en las tareas de campo del Dr. Belarmino Antelo Pérez, el Lic. José Cuitiño y del Sr. Gabriel Saulo y del Ing. Oscar Vardé como asesor.

TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO BIENIAWSKI, Z., 1976. Rock mass Rock mass classification in rock engineering. Proceedings Proceedings of the Symposium on Exploration for Rock Egineering, Johanesburg , 1: 97-106, South Africa.

DR. ARMANDO C. MASSABIE, ING. EDUARDO O. CAPDEVILA, LIC. RUBÉN O. CUESTA, ING. RICARDO H. BARLETTA E ING. NÉSTOR A. PÉREZ PÉRE Z , 2008. Estudios Estudios Geológicos y Geotécnicos para Proyectos de Presas en Cóndor Cliff y La Barrancosa, Barrancosa , Santa Cruz, Argentina. CAMSIG 2008, en prensa.

IECI, 1978. Estudio 1978. Estudio para el aprovechamiento hidroeléctrico integral del Río Santa Cruz. Informe Final, Vol. I, II, III y IV, Provincia de Santa Cruz – Agua y Energía Eléctrica . Consorcio Inconas-Esin-Conetec-Iatasa, Buenos Aires.

MASSABIE, A., SANGUINETTI, A. y NESTIERO , O., 2007. Evidencias geomórficas de actividad tectónica cuaternaria en el valle del río Santa Cruz, Patagonia, Argentina . V Congreso Uruguayo de Geología, copia CD 10p, Montevideo.

UTE ESIN S.A.- IATASA , 2007. 2007. Informe final de los estudios geológicos y geotécnicos La Barrancosa y Cóndor Cliff, río Santa Cruz . Provincia de Santa Cruz, Infor me inédito, 57 páginas y 13 planos.

Estudios Geologicos Alternativas Para Presas

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