CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO DEL CERRO CHAUÑA Y ANÁLISIS COMPARATIVO

Contenido CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO DEL CERRO CHAUÑA Y ANÁLISIS COMPARATIVO 11 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 11 1.1. Presentación 11 1.2. Justificación 12 1.3. Objetivo general 12 1.4. Objetivos específicos 12 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 14 2.1. Marco Contextual 14 2.1.1. Ubicación 14 2.1.2. Estudios anteriores 14 2.2. Marco Conceptual 17 2.2.1. Marco geológico regional 17 2.2.2. Marco geológico local 18 2.2.2.1. Paleógeno Luribay 19 2.2.2.2. Cuaternario Lacustre 20 2.2.2.3. Cuaternario Terraza Aluvial 21 2.2.2.4. Cuaternario Aluvial 22 2.2.2.5. Cuaternario Movimientos en Masa 22 a) Cuaternario Flujo de Detritos 22 b) Cuaternario Caída de Rocas 23 c) Cuaternario Avalancha de Rocas 24 d) Deslizamiento traslacional 24 e) Volcamiento (Toppling) 25 2.2.2.6. Cuaternario Coluvio 25 2.2.2.7. Cuaternario Relleno 26 2.2.3. Mecánica de Rocas 26 2.2.3.1. Mecánica de rocas como una antigua practica 27 2.2.3.2. RQD (Rock Quality Designation) 28 2.2.3.3. Clasificación RMR (Rock Mass Rating) 28 2.2.3.3.1. Resistencia a la Matriz Rocosa 30 2.2.3.3.2. RQD - (Rock Quality Designation) 30 2.2.3.3.3. Separación entre diaclasas 31 2.2.3.3.4. Estado de las discontinuidades 31 2.2.3.3.4.1. Longitud de la discontinuidad 31 2.2.3.3.4.2. Abertura 32 2.2.3.3.4.3. Rugosidad 32 2.2.3.3.4.4. Relleno 33 2.2.3.3.4.5. Alteración 33 2.2.3.3.5. Agua freática 34 2.2.3.3.6. Corrección de RMR (Rock Mass Rating) 35 2.2.3.4. Clasificación SMR (Slope Mass Rating) Romana, M. et al. (1985) 36 2.2.3.5. Clasificación Q de Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974) 38 2.2.3.5.1. Valores de los parámetros característicos de la clasificación Q 39 2.2.3.6. Clasificación Q-slope Barton, N., Bar, N. & Associates (2015) 43 2.2.3.6.1. Parámetros (RQD, Jn, Jr y Ja) 43 2.2.3.6.2. Factor de orientación de las discontinuidades (Factor O) 44 2.2.3.6.3. Factor de condición ambiental y geológica (JWices) 44 2.2.3.6.4. Factor de reducción por esfuerzos (SRF slope) 45 2.2.3.6.5. Ángulo de Pendiente (Grados) 46 2.2.3.6.6. Diagrama de estabilidad Q-slope 46 2.2.4. Resistencia de la matriz rocosa 47 2.2.4.1. Norma ASTM D5873 "Método de Prueba Estándar para Determinar la Dureza de la Roca por el Método del Martillo de Rebote" 47 2.2.5. Correlación entre sistemas de clasificación 49 CAPÍTULO III METODOLOGÍA 51 3.1 Diseño 51 3.1.1. Etapa 1. 51 3.1.2. Etapa 2. 51 3.1.3. Etapa 3. 52 3.2. Población, muestra y estadística 52 CAPÍTULO IV DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN 53 4.1 Propuesta 53 4.2. Clasificación Rock Mass Rating (RMR) modificado (Bieniawski, 1989) 53 4.2.1. Parámetro Resistencia de la Matriz rocosa 53 4.2.2. Parámetro RQD - Rock Quality Designation 54 4.2.3. Parámetro separación entre diaclasas 55 4.2.4. Parámetros del estado de las discontinuidades 56 4.2.4.1. Longitud de la discontinuidad 57 4.2.4.2. Abertura 57 4.2.4.3. Rugosidad 58 4.2.4.4. Relleno 59 4.2.4.5. Alteración 60 4.2.5. Parámetro de agua freática 60 4.2.6. Resultados clasificación geomecánica Rock Mass Rating (RMR) modificado (Bieniawski, 1989) 61 4.3. Clasificación SMR (Slope Mass rating) Romana, M. et al. (1985) 62 4.3.1. Clasificación de estabilidad SMR (Slope Mass Rating) Romana, M. et al. (1985) 62 4.4. Clasificación Q-slope Barton, N., Bar, N. & Associates (2015). 63 4.4.1. Número de sistemas de fisuras - Jn 64 4.4.2. Índice de rugosidad de las discontinuidades – Jr 65 4.4.3. Índice de alteración de las discontinuidades - Ja 65 4.4.4. Índice de orientación de las discontinuidades - O 66 4.4.5. Condiciones ambientales y geológicas – Jwice 68 4.4.6. Factor de reducción de resistencia - SRF slope 68 4.4.7. Ángulo de inclinación del talud 69 4.4.8. Resultados obtenidos clasificación Q-slope 70 4.6. Análisis comparativo 72 4.7. Ecuación propuesta 74 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 78 5.1. Conclusiones 78 5.2. Recomendaciones 80 5.3. Referencias bibliográficas 82 ANEXOS 85 A. Ubicación 85 B. Mapa geológico 2011 – GAMLP 86 C. Mapa geológico – geomorfológico 2025 87 D. Ubicación puntos de afloramiento 88 E. Clasificación geomecánica en base al esquema RMR modificado (Bieniawski, 1989) 89 F. Mapas de isógonas 103 a) SMR (Slope Mass Rating) datos de campo. 103 b) SMR (Slope Mass Rating) a partir de ecuación de Mahmoud, H., et al. (2020) 104 c) SMR (Slope Mass Rating) a partir de ecuación propuesta 105 d) Sobre posición datos SMR de los tres autores 106 G. Ecuaciones empíricas probadas 107 H. Tipos de roturas 108 I. Registro fotográfico 113 ILUSTRACIONES Ilustración 1. Formación Luribay. (Elaboración propia) 20 Ilustración 2. Depósitos lacustres. (Elaboración propia) 21 Ilustración 3. Depósitos aluviales y terrazas aluviales. (Elaboración propia) 22 Ilustración 4. Flujo de detritos. (Elaboración propia) 23 Ilustración 5. Caída de Rocas (Imagen VANT). (Elaboración propia) 23 Ilustración 6. Avalancha de Rocas. (Elaboración propia) 24 Ilustración 7. Volcamiento. (Elaboración propia) 25 Ilustración 8. Depósitos coluviales. (Elaboración propia) 26 Ilustración 9. Índice volumétrico de juntas Jv.( Ramírez y Monge (2004) 28 Ilustración 10. Perfiles de rugosidad. (ISRM. 1981). (En Gonzales de Vallejo, 2004) 33 Ilustración 11. Diagrama de estabilidad de taludes Q para alturas de talud inferiores a 30 m (Barton y Bar, 2015). 47 Ilustración 12.Ensayos de campo, martillo de Schmdt. 54 Ilustración 13.Familias de diaclasas (Jv) 55 Ilustración 14. Separación entre diaclasas. 56 Ilustración 15. Representación esquemática de las propiedades geométricas de discontinuidades (Hudson, 1989) 56 Ilustración 16.Longitud. 57 Ilustración 17. Abertura. 58 Ilustración 18. Discontinuidad rellena con precipitación química. 60 Ilustración 19. Grafico circular SMR en base al parámetro “Descripción”. 63 Ilustración 20. Diagrama de rosas de las familias de diaclasas. 67 Ilustración 21. Medición del ángulo de inclinación del talud. 70 Ilustración 22. Gráfico de estabilidad de taludes usando el sistema Q Slope. 71 Ilustración 23. Diagrama circular resultados finales Q-slope. 71 Ilustración 24. Gráfico de relación empírica SMR-Q-slope. 74 Ilustración 25. Grafico lineal SMR. 76 Ilustración 26. Izq. Mapa de isógonas de la clasificación geomecánica de resultados Izq. SMR a partir de datos de campo, Centro SMR a partir de ecuación propuesta, Der. SMR a partir de la ecuación de Mahmoud, H., et al. (2020) 77 ECUACIONES Ecuación 1. RQD. 28 Ecuación 2. SMR (Slope Mass Rating) 36 Ecuación 3. Clasificación Q (Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 38 Ecuación 4. Método Q-slope. (Barton y Bar, 2015). 43 Ecuación 5. Mohammad A. et al. (2020) 50 Ecuación 6. Propuesta empírica de ecuación. 74 TABLAS Tabla 1.Límites del área de estudio. (Elaboración propia) 14 Tabla 2. Puntos de afloramiento Fm. Luribay. (Elaboración propia) 20 Tabla 3. Clasificación geomecánica RMR (Bieniawski 1989) (Gonzales de Vallejo, 2004) 29 Tabla 4. Parámetro y puntuación de resistencia de la matriz rocosa (MPa). (Gonzales de Vallejo, 2004) 30 Tabla 5. Parámetro y puntuación RQD. (Gonzales de Vallejo, 2004) 31 Tabla 6. Parámetro y puntuación de separación entre diaclasas. (Gonzales de Vallejo, 2004) 31 Tabla 7. Parámetro y puntuación de longitud de la discontinuidad. (Gonzales de Vallejo, 2004) 32 Tabla 8. Parámetro y puntuación para abertura. (Gonzales de Vallejo, 2004) 32 Tabla 9. Parámetro y puntuación para la rugosidad. (Gonzales de Vallejo, 2004) 33 Tabla 10. Parámetros y puntuación de relleno. (Gonzales de Vallejo, 2004) 33 Tabla 11. Parámetros y puntuación para la alteración. (Gonzales de Vallejo, 2004) 34 Tabla 12. Puntuación y clasificación para agua freática. (Gonzales de Vallejo, 2004) 35 Tabla 13.Corrección por la orientación de las discontinuidades (Bieniawski, 1989) (Gonzales de Vallejo, 2004) 35 Tabla 14. Clasificación RMR. (Gonzales de Vallejo, 2004) 35 Tabla 15. Calidad de macizos rocosos en relación al índice RMR. (Gonzales de Vallejo, 2004) 36 Tabla 16. Clasificación SMR Romana (1985). 37 Tabla 17. Clases de estabilidad SMR Romana (1985). 38 Tabla 18.Índice Q - Barton. (Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 39 Tabla 19.Calidad RQD, Barton, et al; 1974) (Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 39 Tabla 20. Índice de diaclasado, (Barton, et al; 1974) Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 40 Tabla 21. Índice de rugosidad de las discontinuidades, Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 40 Tabla 22.Índice de alteración de las discontinuidades, Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 41 Tabla 23.Factor de reducción por la presencia de agua, Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 41 Tabla 24.Condiciones tensionales de la roca, Barton, N., Lien, R., and Lunde, J., (1974). 42 Tabla 25. Factor de orientación de las discontinuidades (Factor O). (Barton y Bar, 2015). 44 Tabla 26. Factor de condición ambiental y geológica (JWices) (Barton y Bar, 2015). 44 Tabla 27. SRFa Condiciones físicas. (Barton y Bar, 2015). 45 Tabla 28. SRFb: Esfuerzo y resistencia. (Barton y Bar, 2015). 45 Tabla 29. SRFc: Discontinuidad mayor. (Barton y Bar, 2015). 46 Tabla 30. Rango de variables r. 50 Tabla 31. Tabla resumen de resultados para la resistencia de compresión uniaxial (Mpa). (El autor) 54 Tabla 32. RQD. 55 Tabla 33. Tabla resumen de separación entre diaclasas. (RMR) 56 Tabla 34. Tabla resumen longitud de diaclasas. (RMR). 57 Tabla 35. Tabla resumen abertura de diaclasas. (RMR) 58 Tabla 36. Tabla resumen Rugosidad. (RMR). 59 Tabla 37. Tabla resumen rellenos. (RMR) 59 Tabla 38. Tabla resumen alteración. (RMR). 60 Tabla 39.Agua freática. (RMR). 61 Tabla 40.Tabla resumen calidad de macizo rocoso (sin corrección). 61 Tabla 41. Tabla resumen de clasificación SMR. 62 Tabla 42. Tabla resumen de clasificación de estabilidad SMR. 63 Tabla 43. Tabla índice de diaclasado. 64 Tabla 44. Tabla del índice de rugosidad de las discontinuidades. 65 Tabla 45. Tabla del índice de alteración de las discontinuidades. 66 Tabla 46.Orientación de las discontinuidades (DIP). 67 Tabla 47. Tabla resultados, factor O. 68 Tabla 48. Resultados tabla de factor de reducción por esfuerzos - SRF slope. 69 Tabla 49. Ángulo de inclinación del talud. 69 Tabla 50. Q-slope tabla resumen. 70 Tabla 51. Tabla SMR a partir de Q-slope. 73 Tabla 52. Tabla SMR a partir de ecuación propuesta. 75 Tabla 53. Análisis de métodos de correlación. 75

El presente trabajo se realizó en el sur de la ciudad de La Paz, dentro del Macro-distrito Mallasa, al oeste del Cerro Chauña y hacia el margen izquierdo del río La Paz. La investigación aborda la creciente problemática de inestabilidad en el área de estudio, la cual ha experimentado eventos recurrentes de remoción en masa. La necesidad de abordar esta problemática impulsó un análisis de caracterización del macizo rocoso, centrándose en la aplicación de dos métodos de clasificación geomecánica: Clasificación SMR (Slope Mass rating) Romana, M. et al. (1985), basado en la clasificación geomecánica Rock Mass Rating (RMR) modificado (Bieniawski, 1989) y el sistema Q-slope Barton, N., Bar, N. & Associates (2015). Posteriormente, se efectuó un análisis comparativo entre ambos métodos con el propósito de identificar sus ventajas, limitaciones y alcances. Finalmente, a partir de los datos obtenidos en los 14 puntos de afloramiento, se estableció una correlación entre ambos métodos utilizando la línea de tendencia que presentó el mejor ajuste a la información recopilada. La investigación es de carácter descriptivo, pues cada método de clasificación de macizos rocosos requirió describir sus características principales y obtener resultados específicos. Se llevó a cabo la caracterización con observación y mediciones en campo para recopilar la información necesaria. Los resultados obtenidos por el método de clasificación SMR (Slope Mass rating) y el sistema Q-slope de Barton, de forma general determinan al macizo rocoso como estable. A través de una correlación empírica entre el sistema Q-slope de Barton y el sistema de clasificación SMR (Slope Mass Rating), se obtuvieron resultados consistentes y satisfactorios. Asimismo, resulta esencial realizar más estudios de caso en los macizos rocosos de la Formación Luribay aplicando métodos utilizados en el presente trabajo y otros, para establecer criterios de evaluación más sólidos. La información recolectada, procesada y presentada en este trabajo es preliminar; sin embargo, puede ser útil para evaluar la estabilidad del cerro Chauña.