Mejora en la condiciones de cimentación de los sedimentos del embalse de Tablachaca

Abstract

Aguas arriba de la Presa de Tablachaca en torno al embalse, Electroperú ha identificado un total de ocho deslizamientos antiguos, uno de éstos es el denominado "Derrumbe N° 5", ubicado sobre la margen derecha del río Man taro, junto a uno de los estribos de la Presa. Este derrumbe se configura como un deslizamiento de ladera que adquirió estabilidad, pero que fue alterado debido a las pruebas de embalse que se ejecutaron al ser concluida la Presa de Tablachaca en el año de 1972. La saturación de la base del deslizamiento y las fluctuaciones rápidas del nivel del agua debido a la operación de la Presa generaron la desestabilización (reactivación) del deslizamiento, con las manifestaciones iniciales de grietas, fracturas y asentamientos. La reactivación del deslizamiento puso en movimiento una masa de material suelto de alrededor de 31000,000 m con una superficie aproximada de 9,000 m. La progresión del movimiento puede llegar al colapso, con la consiguiente colmatación de la Presa y su probable destrucción posterior, poniendo así en peligro la Central Hidroeléctrica más grande del país, cuyo costo social sería incalculable. Los registros de los movimientos del deslizamiento durante la última temporada de lluvias (1981-1982) indicaban que la velocidad del movimiento del derrumbe N° 5 de Tablachaca era peligrosamente alta, por lo que Electroperú consideró necesario ejecutar con urgencia obras de emergencia para estabilizar el deslizamiento activo en condiciones estáticas antes de la siguiente temporada de lluvias (1982-1983). En base a la revisión de toda la información disponible y, teniendo en cuenta la evaluación geotécnica de las posibles obras de estabilización para solicitaciones estáticas, así como los factores de facilidad de construcción, costo y tiempo de ejecución, se llegó a la conclusión de que la construcción de un terraplén de relleno como contrafuerte en el pie del deslizamiento constituiría la obra más efectiva para mejorar la estabilidad del "Derrumbe N° 5”. No obstante, también fue necesario considerar la instalación de anclajes como un suplemento al contrafuerte en la parte alta del desliza miento y en el área inmediatamente adyacente al estribo derecho de la presa (Morales Arnao, 1983). Se consideró imprescindible que ninguna de las cuatro compuertas de purga de la presa fuera obstruida por el relleno del contrafuerte o por los sedimentos transportados como consecuencia de la modificación del patrón de flujo del río, ya que la construcción del contrafuerte estrecharía el canal de flujo; al respecto, era necesario llevar a cabo estudios en modelo hidráulico a fin de definir las modificaciones del cauce del rio requeridas por el caso y, a la vez, establecer la operación apropia da de las cuatro compuertas de purga. Paralelamente a la fuerza resistente contra el deslizamiento a ser conseguida mediante la construcción del contrafuerte e instalación de anclajes, y con objeto de reducir el efecto negativo del agua subterránea y la infiltración de precipitaciones pluviales, se consideró importante y necesario llevar a cabo también obras de drenaje, consistentes en el sellado de todas las grietas y fisuras del talud, reforma del talud a fin de suavizar protuberancias y cambios bruscos de pendiente (para facilitar el drenaje superficial) y, la reparación de la red de cunetas de concreto existentes y extensión de la misma a fin de cubrir uniformemente tanto la superficie del deslizamiento activo como la zona superior a la misma. Estas obras de drenaje superficial serian complementadas con obras de drenaje subterráneo, a fin de reducir la cantidad de agua que se infiltra a través de la masa detrítica del deslizamiento, así como las posibles presiones de poros actuantes bajo la base del deslizamiento; este drenaje subterráneo sería llevado a cabo mediante drenes radiales a ser perforados en el interior de túneles que se excavarían por detrás de la base del deslizamiento y mediante drenes profundos a ser perforados desde la superficie del deslizamiento (Morales Arnao, 1983). El contrafuerte de relleno al pie del deslizamiento es la principal estructura para la estabilización del derrumbe N° 5. Este contrafuerte se apoya directamente sobre los sedimentos del Reservorio, por lo que tanto la estabilidad estática como la estabilidad sísmica de este contrafuerte dependen considerablemente de la estabilidad de los sedimentos subyacentes. El presente trabajo de Tesis presenta las investigaciones, estudios y la obra, realizados para mejorar las características de cimentación de los sedimentos del Reservorio de Tablachaca, con el fin de proporcionar tanto estabilidad estática como sísmica al contrafuerte de relleno de grava. Los estudios que se presentan son los realizados por el autor de esta tesis, el asesor de esta, los consultores de la obra y el propietario, Electroperú. En el segundo capítulo se presentan las investigaciones geotécnicas realizadas en los sedimentos del Reservorio de Tablachaca, con el fin de determinar la constitución de los suelos y la resistencia a la penetración de estos suelos. Se encontró que los sedimentos consisten predominantemente de suelos arenosos en un estado de compacidad suelto y susceptibles de licuarse y de capas de sedimentos cohesivos de baja resistencia al esfuerzo cortante. Se presenta las diferentes pruebas y métodos de exploración usados en la investigación. En el tercer capítulo se realiza el estudio del peligro sísmico para la Represa de Tablachaca y se determina en forma probabilística las aceleraciones máximas en roca esperadas en la zona y los períodos de recurrencia de éstas. El cálculo del peligro sísmico se realizó usando el programa de computadora RISK en el Centro de Cómputo de la Universidad Nacional de Ingeniería. En el cuarto capítulo se presenta la evaluación del potencial de licuación de los sedimentos del Reservo rio de Tablachaca aplicando dos metodologías, la primera la metodología simplificada de Seed e Idriss (1981), que se basa en el comportamiento de depósitos de suelos arenosos saturados en terremotos pasados, se elabora un programa de computadora para la aplicación de este método; la segunda metodología utilizada fue la analítica basada en la Teoría de propagación vertical de ondas de corte para el cálculo de los esfuerzos de corte inducidos por el sismo de diseño, se evalúa también la amplificación sísmica a través de los sedimentos del Reservorio, mediante el programa de cómputo SHAKE. En el quinto capítulo se presentan reglas prácticas para determinar la susceptibilidad de depósitos granula - res al fenómeno de licuación y se presenta una breve historia de este fenómeno en nuestro país; se discuten las técnicas existentes para el tratamiento de suelos granula res susceptibles de licuación y la extensión de algunas de estas técnicas al tratamiento de suelos cohesivos. En el sexto capítulo se documenta las mejoras del suelo de la cimentación del contrafuerte de relleno, realizada para densificar los suelos granulares que eran susceptibles de licuarse y el reforzamiento de los suelos cohesivos. Se emplearon las Técnicas de Pilotes Franki de Compactación y la de Vibro-Reemplazo. Finalmente, en el capítulo sétimo se presentan conclusiones y recomendaciones más importantes a que se ha llegado en este trabajo de tesis, poniendo especial énfasis a las conclusiones obtenidas de la evaluación del potencial de licuación de los sedimentos del Reservorio de Tablachaca, aplicando la metodología simplificada y la analítica.