ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EMBALSE REGULADOR EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE VILLENA (ALICANTE). Obra nº:

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1 Informe CONTROL DE CALIDAD Y ASISTENCIA TÉCNICA EN EDIFICACIÓN, OBRA CIVIL, INDUSTRIA Y MEDIO AMBIENTE Servicio / Obra: ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EMBALSE REGULADOR EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DE VILLENA (ALICANTE). DOCUMENTO I: MEMORIA Obra nº: A /EG Peticionario: POSTRASVASE JÚCAR-VINALOPÓ U.T.E. Centro ITC: ITC Grupo ATISAE en Alicante, Valencia, Murcia, Albacete, Ciudad Real, La Rioja, Zaragoza y Huesca ALICANTE, Avda. de Elche 164 Tel: Fax: Informe nº Fecha: 26/02/2010 Página 1 de 48 Los resultados indicados son solamente aplicables y válidos para las muestras/items sometidos a ensayo/inspección. Este documento no podrá publicarse ni reproducirse total o parcialmente sin la debida autorización de ITC, S.A. Cuando este documento, por autorización expresa de ITC, S.A., forme parte de un documento más amplio, deberá hacerse mención expresa de su procedencia

2 ÍNDICE Página DOCUMENTO I.- MEMORIA 1.- INTRODUCCIÓN: Antecedentes Objeto y alcance del estudio DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS GENERALES Localización geográfica y estado actual Datos climáticos Encuadre geológico RECONOCIMIENTOS Y ENSAYOS Trabajos de campo Ensayos de laboratorio CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE LOS MATERIALES Análisis geomorfológico del emplazamiento Niveles geotécnicos AGUA SUBTERRÁNEA CONDICIONANTES GEOTÉCNICOS Plano de apoyo y modelo de cimentación Asientos previsibles Tensión admisible Sismicidad Agresividad potencial Excavabilidad y alterabilidad CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES PROCEDENTES DE LA EXCAVACIÓN. CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLENES Caracterización de los materiales Estabilidad de taludes CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA DOCUMENTO II.-ANEXOS A.1.- LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA... 4 A.2.- EMPLAZAMIENTO DE LOS PUNTOS DE RECONOCIMIENTO Y CARTOGRAFÍA.. 6 B.1.- SITUACIÓN GEOLÓGICA... 8 B.2- COLUMNAS LITOLÓGICAS Y FOTOGRAFÍAS DE LAS CAJAS DE TESTIGOS B.3- PERFILES Y FOTOGRAFÍAS DE LAS CATAS B.4- PERFILES GEOTÉCNICOS C.- CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS D.1- ACTAS DE ENSAYOS DE CAMPO D.2- ACTAS DE ENSAYOS DE LABORATORIO Página 2 de 48

3 I.- MEMORIA Página 3 de 48

4 1.- INTRODUCCIÓN A petición de POSTRASVASE JÚCAR-VINALOPÓ U.T.E. el Departamento de Geotecnia de ITC S.A. ha realizado un estudio geotécnico para la construcción de un embalse regulador en el Término municipal de Villena (Alicante). Este embalse queda enmarcado dentro de la infraestructura hidráulica Postrasvase Júcar Vinalopó. Para la elaboración de este estudio, se ha realizado un reconocimiento geológico del área; elaborando una cartografía geológica, en la zona de implantación del embalse se han ejecutado 5 sondeos mecánicos y 7 calicatas; ensayándose muestras procedentes de los mismos en el laboratorio acreditado de ITC, S.A. Estos trabajos han permitido obtener una información precisa sobre la conformación y caracterización geotécnica del suelo, que a continuación exponemos, junto con la descripción del mismo y algunos otros datos de interés para la obra proyectada. En un principio, se había contemplado un plan de actuación mediante la ejecución de seis sondeos, ante la imposibilidad de acceder a la zona donde se proyectaba uno de ellos, se ha pospuesto su realización Antecedentes Se proyecta un embalse regulador con una capacidad de m³, ocupando una superficie en planta en torno a las 8 hectáreas. Su geometría será aproximadamente rectangular, según la dirección NW SE (eje de máximo alargamiento). Para la ejecución del vaso, se prevé excavaciones máximas de 10 m en la franja norte y terraplenes o pedraplenes de hasta 8.0 m en el margen sur del emplazamiento. Se contempla como cota de fondo el valor de s.n.m. (cota inferior del vaso), mientras que la cota de coronación será de s.n.m. Como consecuencia de la morfología irregular del área de estudio, se prevé un movimiento de tierras compensado, con un volumen de desmonte de m³ y un volumen de terraplén de m³. En la zona de terraplén, los taludes exteriores se adaptarán a la topografía original del terreno, presentando pendientes en torno al 1V:1.5H, en el caso de los taludes interiores, tanto en terraplén como en desmonte presentarán una pendiente 1V:2.5H. La información tratada en el presente Estudio procede del reconocimiento de la zona, los sondeos perforados y de los resultados de los ensayos de laboratorio. Además se han utilizado diversas fuentes bibliográficas especializadas y otros estudios realizados por I.T.C., S.A. en la zona. Página 4 de 48

5 1.2.- Objeto y alcance del estudio El estudio geotécnico pretende identificar y localizar espacialmente los diferentes niveles que forman el subsuelo, reinterpretar como quedan interrelacionados entre sí. También se determinarán los parámetros y características geotécnicas que permiten analizar la interacción entre suelo y la estructura proyectada, desde el punto de vista de la mecánica de suelos y rocas. Así mismo, se analizará la estabilidad y futura evolución de los taludes proyectados para el embalse y se evaluará la aptitud del material excavado para la ejecución de los terraplenes. Se excluyen tanto el diseño como el cálculo de la estructura donde intervienen aspectos del Proyecto que no se llegan a considerar. Página 5 de 48

6 2.- DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO Y DATOS GENERALES Localización geográfica y estado actual El Término municipal de Villena se localiza al NE de la provincia de Alicante, en la comarca del Alto Vinalopó. El embalse proyectado se ubica al norte de este municipio, cerca del límite con la provincia de Albacete (Anexo A1). Geográficamente, se trata de una extensión caracterizada por una morfología irregular, destacando El Monte Castellar y El Cerro de los Alorines. Estas dos elevaciones junto a la Sierra del Morrón (situada más al sur) forman la alineación montañosa que discurre entre el Término municipal de Villena y Onteniente, constituyendo el linde natural del municipio en su margen nororiental. El área de implantación del embalse se localiza en la falda de estos relieves, proporcionándole una pendiente general hacia el SW. Área de estudio Fotografía 1: Vista aérea del entorno donde se ejecutará la obra proyectada. Fotografía 2: Vista topográfica de la zona de estudio, donde se observan los relieves y cauces fluviales más destacados. Página 6 de 48

7 Como se observa en imagen topográfica mostrada, este paraje está surcado por barrancos y cauces fluviales de distinta entidad, destacando por su desarrollo el Barranco del Sochantre y las Ramblas del Pepurri y de los Balcones. En nuestro caso, exceptuando el barranco localizado en la parte oriental del emplazamiento, el resto de ellos presentan poco desarrollo, no obstante, la dinámica de la red hidrográfica junto a los procesos de vertiente a los que están sometida las laderas colindantes (fenómenos gravitacionales, tectónicos, erosivos) marcan las características geomorfológicas del área. Fotografía 3: Vista aérea del emplazamiento del embalse. En la fotografía anterior se muestra el recorrido de los barrancos existentes en el área donde se ejecutará el embalse, cuya descripción y posible afección a la estructura proyectada, se detallará en apartados posteriores. En cuanto a las acciones antrópicas, cabe destacar los vestigios de una pequeña cantera al norte del emplazamiento y el uso agrícola de la zona. Esta actividad se concentra al pie de la ladera donde la pendiente disminuye notablemente, siendo frecuente la existencia de pequeñas balsas de agua, como la que se localiza en área de estudio. En el resto de la ladera, la vegetación es escasa, de tipo estacional y de carácter arbustivo. Las características expuestas, así como la localización de los puntos de reconocimiento, pueden observarse en las siguientes fotografías: Página 7 de 48

8 Sondeo 1 Sondeo 5 Fotografía 4: Vista tomada desde la zona NE del área de estudio. Se observa el emplazamiento del sondeo 1 y 5. Fotografía 5: Detalle del cauce del barranco de mayor desarrollo, localizado en la zona oriental del emplazamiento. Página 8 de 48

9 Fotografía 6: Detalle de otro barranco que surca el área, éste de mucho menor desarrollo. Fotografía 7: Vista del área oriental del emplazamiento, al cual no se ha tenido acceso para ejecutar el sondeo previsto. Página 9 de 48

10 2.2.- Datos climáticos El clima en la zona de estudio es de tipo mediterráneo continentalizado (Figura 1) con inviernos gélidos que dan paso a un tórrido verano con un periodo de transición casi inexistente. Toda la zona presenta baja pluviometría. Las temperaturas mínimas en invierno rondan los -10ºC / -12ºC mientras que las máximas veraniegas alcanzan los 40ºC / 45ºC. La sequedad acusada y las más de 3000 h de sol anuales caracterizan el clima de esta región. La zona puede presentar inundaciones asociadas a fenómenos tormentosos intensos de tipo gota fría. Este tipo de precipitación tiene lugar en cortos períodos de tiempo, sobre todo en las estaciones de otoño y primavera, que pueden anegar áreas considerables y condicionar el funcionamiento de barrancos inactivos en épocas de sequía constituyendo un factor a considerar para la obra que se proyecta. Zona de Estudio Figura 1: Mapa climático de España. Para la obtención de la precipitación máxima en 24 h para distintos periodos de retorno en la zona de estudio, se ha empleado el programa informático MAXPLUWIN que proporciona, para cada punto de la geografía española peninsular, el valor medio de la máxima precipitación diaria anual (P media) y el coeficiente de variación (C v). La precipitación total diaria en el periodo de retorno deseado (P t) se obtiene partiendo de P media y C v asumiendo una distribución SQRT-ET max definida en la serie monográfica Máximas lluvias diaria en la España Peninsular (Ministerio de Fomento 1999). Los datos de entrada son las coordenadas geográficas o UTM del punto de cálculo (en nuestro caso el embalse) y el periodo de retorno para el que se desea obtener la precipitación. Los resultados obtenidos los resultados de la Tabla 1. Página 10 de 48

11 Tabla 1: Intensidad de precipitación diaria Periodo de retorno (años) P t (mm/d) Coordenadas UTM: Huso 30 X: Y: P media: 52 mm/d C v: En la Figura 2se muestra un ejemplo de la interfaz de salida de MAXPLUWIN. Figura 2: Cuadro de diálogo del programa MAXPLUWIN Otros datos climáticos han sido obtenidos del Atlas Climático de la Comunidad Valenciana, periodo , en concreto de la Estación Meteorológica Villena (Latitud: 38º38 N, Longitud: 0º52 W, Altitud: 505 m.s.n.m.), la más próxima al área de estudio con datos disponibles (Tabla 2). Tabla 2: Datos climáticos Parámetro E F M A M J J A S O N D Anual Pm Dm Me Tormentas anuales: 8.0 Granizadas anuales: 1.2 Nevadas anuales: 0.8 Pm: Precipitación media. Dm: Días medios de precipitación. Me: Precipitación mediana. Página 11 de 48

12 2.3.- Encuadre geológico.- Introducción: La Península Ibérica puede ser dividida geológicamente en seis grandes grupos estructurales diferenciados por su estilo tectónico, edad e historia geológica: a. El Macizo Ibérico o Hespérico que constituye los afloramientos rocosos más antiguos que se reconocen en el territorio español. Ocupa la zona N de España y describe un arco en Galicia para extenderse por la mitad occidental de la Península según una franja de orientación aproximada NW- SE. b. Bordes Mesozoicos del Macizo Ibérico donde hubo sedimentación marina y continental con dominios sin deformación y otros plegados y fracturados. c. La Cordillera Bética ocupa el sector S y SE de España, tiene continuidad en el N de África y Baleares, incluye materiales formados durante el Paleozoico, Mesozoico y Terciario y se deformó durante la orogenia alpina. Es en este conjunto donde se encuentra la zona de estudio. d. Los Pirineos caracterizan la unidad geológica que ocupa el istmo de separación de la Península Ibérica con el resto de Europa. Geológicamente, por el W ocupa parte del País Vasco y se hunde en el Cantábrico y por el E se extiende hasta la Provenza francesa. e. Las grandes Cuencas Sedimentarias Terciarias deprimidas por la actuación de fallas normales durante la distensión del plegamiento Alpino. Están radicadas fundamentalmente en el Ebro, Duero, Tajo y Guadalquivir. f. Los fenómenos volcánicos neógenos cuaternarios y los constituyentes de las Islas Canarias..- Tecto-estratigrafía La Cordillera Bética se extiende desde Cádiz hasta el S de Valencia y continúa bajo el Mediterráneo hasta Baleares, quedando limitada al N por la Meseta Ibérica y al S por el Mar Mediterráneo. Está dividida en dos dominios principales: las Zonas Externas situadas al N y las Zonas Internas al S. Otro dominio de menor extensión en la Cordillera es el Complejo del Campo de Gibraltar. Finalmente, sobre todos estos dominios se localizan numerosas cuencas neógeno-cuaternarias. Las Zonas Internas constituyen un conjunto de mantos metamórficos alóctonos limitados al N por el dominio de las Zonas Externas (localmente por el Complejo del Campo de Gibraltar) y al S por el Mar Mediterráneo. Página 12 de 48

13 Se diferencian tres complejos o unidades principales superpuestas tectónicamente según el siguiente orden de muro a techo: Nevado-Filábride, Alpujárride y Maláguide. Las Zonas Externas limitan al N por la Meseta Ibérica (antepaís) o por la Cuenca del Guadalquivir (antefosa) y, al S, principalmente por las Zonas Internas. También limita con el Complejo del Campo de Gibraltar al W y con el Mar Mediterráneo al E. Están formadas por una cobertera sedimentaria intensamente deformada por pliegues y cabalgamientos vergentes aproximadamente hacia el N. Una división paleogeográfica permite separar dos conjuntos principales: Zona Prebética (al N) y Zona Subbética (al S). Entre ambos se sitúan las Unidades Intermedias que presentan características estratigráficas mixtas. El área estudiada se sitúa en el extremo nororiental de la Cordillera Bética, sobre Zonas Externas, concretamente sobre materiales del Cretácico superior. Las unidades pertenecientes a esta serie se caracterizan por ser eminentemente dolomíticas en la base (Cenomaniense-Coniacense) y calcáreas en el techo (Santoniense-Maastrichtiense): Cenomaniense-Coniacense: Los materiales que se engloban dentro de esta unidad corresponden a dolomías amarillentas, margas dolomíticas y calizas dolomíticas dispuestas en lechos de cm. A techo, las dolomías se presentan en bancos gruesos dando relieve de farallón, se suelen presentar con algún nivel de margas dolomíticas y calizas dolomíticas parcialmente karstificadas. Santoniense-Maastrichtiense: Depósitos calcáreos que hacia el techo se hacen más arcillosos. La litología está definida por calizas grises de grano fino bien estratificadas en capas de cm, niveles dolomíticos, un nivel de calizas con lacazina, calizas micríticas con cailleux, margas y margocalizas con charáceas. Tectónicamente, está afectado por la deformación Alpina, con estructuras anticlinales y pliegues tumbados. Mención especial requiere el accidente de desgarre del Vinalopó situado al E de Villena, que discurre con dirección NNW-SSE, a favor del cual se inyecta el Keuper que manifiesta un comportamiento diapírico, formado por depósitos yesíferos y de arcillas yesíferas rojas con gran cantidad de sales objeto de explotación como en el caso de Pinoso. En gran parte del área de estudio y sobre el macizo Cretácico se localizan depósitos cuaternarios que suelen ocupar anchas franjas que orlan estos macizos cretácicos a modo de relleno de depresiones morfotectónicas. En dichos materiales cuaternarios pueden diferenciarse materiales formados fundamentalmente por mantos de arroyada difusa y abanicos aluviales que se localizan generalmente al pie de las sierras y zonas elevadas, con ligera pendiente y pudiendo dar lugar a una cartografía tipo glacis. Por otra parte, también son frecuentes depósitos aluviales formados por materiales sueltos, carbonatados, arenas y arcillas, asociados a distintos barrancos. Gran parte de estos depósitos se encuentran cementados, formando una costra calcárea que puede llegar a tener una potencia considerable. En los puntos de investigación se han cortado los materiales cuaternarios y el macizo Cretácico antes descrito. Página 13 de 48

14 3.- RECONOCIMIENTOS Y ENSAYOS Debe indicarse que para trabajos de campo el laboratorio I.T.C. S.A. está oficialmente Acreditado en el Área G.T.C. (B) (Área de sondeos, toma de muestras, y ensayos in situ para reconocimientos geotécnicos) y para los ensayos de laboratorio en el Área G.T.L. (B) (Área de ensayos de laboratorio de geotecnia) Trabajos de campo El reconocimiento del terreno se ha realizado mediante 5 sondeos mecánicos con modelo a rotación y recuperación continua de testigo, 7 calicatas y un reconocimiento geológico en todo el área de estudio que ha permitido la confección de la cartografía geológico-geotécnica que se aporta en el (Anexo A2). En una segunda fase, se ejecutará un sondeo en el área oriental del emplazamiento donde no se ha tenido acceso durante la elaboración de este informe. Este punto de investigación tendrá por objeto la confirmación de los niveles geotécnicos definidos en este informe. Los sondeos se han realizado con modelo a rotación y recuperación continua de testigo (XP-P ) alcanzando una profundidad entre y m. Para ello se han empleado un equipo ROLATEC RL 200 montado sobre camión y dotado de penetrómetro automático. En total se han perforado m.l. que se distribuyen de la siguiente forma: Tabla 3: Distribución de los materiales prospectados SONDEO Suelo vegetal Costra calcárea Suelos parcialmente cementados Roca TOTAL m.l. % m.l. % m.l. % m.l Total Las coordenadas UTM de cada uno de los sondeos, así como su profundidad han sido: Tabla 4: Coordenadas UTM y profundidad de los sondeos Coordenadas UTM Sondeo X Y Z Profundidad (m) Página 14 de 48

15 Durante los trabajos de perforación se realizaron 28 Ensayos de Penetración Estándar (S.P.T.-UNE /92), que facilitan una idea de la compacidad del suelo a la vez que recuperan muestra con la que identificarlo. No se han podido recuperar muestras inalteradas debido al carácter arenolimoso y el distinto grado de cementación que presenta el nivel detrítico prospectado. La profundidad a la que se han realizado estos ensayos, así como los valores de golpeo obtenidos en los mismos se muestran en la siguiente tabla. Tabla 5: Ensayos realizados en el interior del sondeo SONDEO Nº PROFUNDIDAD (m) TIPO N 15 N 15 N 15 N 15 N SPT SPT SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT SPT SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT RECHAZO SPT: Ensayo de penetración estándar. Las columnas litológicas de los sondeos con los niveles atravesados, los ensayos realizados en su interior y las fotografías de las cajas donde se guardan los testigos se adjuntan en el Anexo B2. Página 15 de 48

16 Como se ha indicado, para la identificación y caracterización del terreno se han realizado 7 calicatas mediante máquina retroexcavadora convencional. La profundidad alcanzada en cada calicata ha sido variable dependiendo de los condicionantes intrínsecos propios de los materiales y de la maquinaria utilizada. Ésta se recoge en la siguiente tabla para cada una de las calicatas, así como la cota de realización de las mismas: Tabla 6: Coordenadas UTM y profundidad alcanzada en las catas Coordenadas UTM Nº cata X Y Z Profundidad (m) Como queda reflejado, en la mayor parte de las calicatas la profundidad de excavación alcanzada ha sido inferior a 1.0 m, esto es debido a la existencia de una costra calcárea superficial en la mayor parte del área a investigar. Estos materiales presentan un alto grado de cementación y competencia, no siendo excavables mediante retroexcavadoras normales sin el apoyo de martillo neumático o tractores de cadenas. Cada calicata fue inspeccionada y se midieron los distintos niveles de los que se tomaron muestras para su análisis en laboratorio. El registro estratigráfico con los niveles inspeccionados en cada calicata y las fotografías de las mismas se exponen en el Anexo B3 (Perfiles y fotografías de las catas). Página 16 de 48

17 3.2.- Ensayos de laboratorio Los ensayos de laboratorio realizados tienen en cuenta la naturaleza de los suelos atravesados, que condiciona la selección de los mismos, y la tipología de la obra a realizar. Con los testigos y muestras recuperados en los sondeos y las catas se han efectuado los siguientes ensayos, cuyas actas acreditadas se muestran en el Anexo D2. UNIDADES DESIGNACIÓN Tabla 7: Ensayos de laboratorio 16 Análisis granulométrico por tamizado (UNE /95) 1 Análisis granulométrico por sedimentación (UNE /95) 17 Determinación de los límites de Atterberg (UNE /94 y /93) 8 Determinación de la humedad de un suelo (UNE /93) 2 Determinación de la densidad de una roca. Método de la balanza hidrostática 14 Probetas para la determinación de la resistencia a tracción de rocas mediante determinación indirecta. Ensayo Brasileño (UNE /90) 4 Determinación de la resistencia a carga puntual en rocas (UNE /90) 1 Ensayo de compresión Triaxial consolidado, no drenado (UNE /98) 1 1 Determinación de la durabilidad al desmoronamiento de rocas blandas (Basado en NLT-251/91) Estabilidad de los áridos y fragmentos de roca frente a la acción de los ciclos humedad-sequedad (NLT-260/99) 4 Ensayo de compactación Proctor Modificado (UNE /94) 2 Ensayo para determinar el índice CBR de un suelo (UNE /95) 4 Contenido en materia orgánica (UNE /93) 4 Determinación del contenido en sales solubles (NLT 114/ 99) 3 Determinación del contenido de sulfatos solubles en suelos (Anejo 5 EHE) 2 Determinación del contenido en yesos (NLT 115/99) A continuación se muestra un resumen de las muestras ensayadas y los ensayos obtenidos: Tabla 8.1.Resultados de ensayos de laboratorio, muestras de las catas. Limites Proctor Granulometría C.B.R. M.O. Origen Profundidad Atterberg Normal (%) G A F L.L. L.P. I.P. D max H opt 95% 98% 100% SALES (g/l) Yesos Cata Cata No plástico Cata No plástico Cata G: grava ( mm); A: arena ( mm); F: finos (<0.08 mm); L L: límite líquido; L p: límite plástico; I P: índice de plasticidad; D max: densidad máxima %; H opt: humedad óptima; CBR: índice CBR para los grados de compactación indicados; (%); M.O.: contenido en materia orgánica (%). Página 17 de 48

18 Tabla 8.2. Resultados de ensayos de laboratorio, muestras de suelo de los sondeos. S Muestra Profundidad G A L C L L I P H Da s t I S I d1 I d2 c j Sulf Testigo No plástico SPT SPT Testigo Testigo Testigo Testigo No plástico SPT SPT Testigo SPT Testigo Testigo SPT Testigo No plástico Testigo Testigo Testigo SPT Testigo * 14.3* - Testigo SPT Testigo Testigo Testigo No plástico Testigo G: % Grava (>2.0 mm) A: % Arena ( mm) L: limo ( mm) C: arcilla (<0.002 mm) L L: Límite líquido I P: Índice de plasticidad H: Humedad natural (%) Da: Densidad aparente de la roca (g/cm 3 ) Ph: Presión de hinchamiento (Kpa) Is: Resistencia a carga puntual en rocas (Mpa) s t : resistencia a la tracción en roca (Mpa) I d1: Indice Sehudes primer ciclo (%). I d2: Indice Sehudes segundo ciclo (%) Sf: Sulfatos (mg/kg). *Valores efectivos obtenidos en el ensayo de compresión triaxial con muestra remoldeada de materiales finos: c : cohesión efectiva (kg/cm 2 ) j : ángulo de rozamiento interno Página 18 de 48

19 4.-CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE LOS MATERIALES: NIVELES GEOTÉCNICOS Análisis geomorfológico del emplazamiento Como se ha descrito en el Apartado 2.3 y se observa en la Cartografía geológica aportada en el Anexo A2, el área de estudio se localiza sobre materiales del Cretácico Superior, distinguiéndose dos formaciones, una calcárea con buzamiento hacia el SE y otra dolomítica con buzamiento hacia el NE. Estas dos formaciones se ponen en contacto a través de una falla que levanta el bloque dolomítico y que corresponde a la falla denominada Falla de Fuente la Higuera, con más de 30 km de longitud y con dirección NE-SO. Esta fractura cruza el área de estudio por su parte central, coincidiendo con uno de los barrancos existentes, así mismo, el resto de cauces coinciden con zonas de fractura. En el área de estudio, gran parte del macizo cretácico se encuentra cubierto por un glacis de piedemonte, este tipo de depósitos se desarrollan al pie de macizos rocosos, pudiendo alcanzar grandes proporciones y presentando una pendiente normalmente suave. En todo el sureste peninsular es habitual la generación de costras calcáreas sepultando varios niveles de frentes de glacis. Estas formaciones pueden quedar enmascaradas por depósitos aluviales asociados a la red hidrográfica actual, en nuestro caso, dichos depósitos no son destacables debido al escaso desarrollo de los barrancos existentes. Figuras 3 y 4: Morfología de depósitos en cono y depósitos asociados a corredores o canales. En las figuras mostradas se exponen dos de las morfologías tipo asociadas a relieves y canales rocosos. En este caso, la zona de estudio se localiza sobre una extensión donde se produce la coalescencia de ambos depósitos, existiendo en la cabecera de los barrancos y áreas elevadas depósitos de canal, mientras que en la base predominan depósitos con morfología de cono. Página 19 de 48

20 4.2.- Niveles geotécnicos Considerando la morfología y las características geológicas generales de la zona antes expuestas y el encuadre regional del Apartado 2.3., el análisis de los testigos y muestras obtenidos en las catas, se han establecido los siguientes niveles con significado geotécnico que a continuación se describen detalladamente: Tabla 9.- Niveles geotécnicos establecidos en los sondeos perforados Sondeo Nivel/Subnivel Profundidad (m) Espesor (m) Suelo vegetal I Costra calcárea limos arcillo arenosos parcialmente cementados IIb Dolomías y areniscas margosas Suelo vegetal I Costra calcárea limos arcillo arenosos parcialmente cementados Suelo vegetal I Costra calcárea IIa Calizas micríticas Suelo vegetal I Costra calcárea limos arcillo arenosos parcialmente cementados Suelo vegetal I Limos arcillo arenosos IIb Dolomías y areniscas margosas NIVEL 0 - SUELO VEGETAL Este nivel ha sido reconocido durante las inspecciones realizadas en la zona de estudio y al principio de los puntos de investigación ejecutados para el reconocimiento del terreno. Su potencia es escasa, alcanzando espesores medios entre m. En varios de los puntos prospectados se han detectado potencias que oscilan entre 0.80 y 1.0 m debido a su localización en el margen de un barranco y coincidiendo con áreas dedicadas a cultivo. El escaso desarrollo de este nivel a pesar del uso agrícola existente en el área, es debido al fuerte encostramiento de los materiales infrayacentes, siendo habitual las parcelas de cultivo mediante suelo roturado (superficie de terreno labrado con una profundidad no superior a 30 cm). Este nivel está constituido principalmente por limos arcillosos rojizos y marrón oscuro con fragmentos de roca o costra calcárea (suelo roturado) y restos de materia orgánica. Presenta una deficiente calidad geotécnica, no aptos para soportar ningún tipo de estructura ni servir como materiales de préstamo, por lo que deberá retirarse de forma previa a la implantación del embalse. Página 20 de 48

21 NIVEL I COSTRA CALCÁREA LIMOS ARCILLO ARENOSOS PARCIALMENTE CEMENTADOS Los materiales englobados en este nivel corresponden a los depósitos que constituyen el glacis existente en el área de estudio, los espesores cortados en los sondeos muestran un desarrollo importante, especialmente en el margen sur del embalse, donde se han detectado potencias que oscilan entre 15 y 20 m. Litológicamente, está constituido por elementos clásticos cuya naturaleza está relacionada con el área fuente, en este caso el macizo rocoso de edad Cretácico y constituido fundamentalmente por calizas y dolomías. Aglutinando a estos clastos se ha detectado una matriz limosa arcillosa rojiza, asociado a la descalcificación del macizo calcáreo. A lo largo de todo el nivel y especialmente en superficie se ha detectado una costra calcárea fuertemente cementada, quedando patente su existencia en la ejecución de las catas, donde en su mayor parte no se ha podido profundizar más de 1.0 m mediante retroexcavadoras convencionales. La distribución de los tramos fuertemente cementados (costra calcárea) no suele presentar gran continuidad tanto en la horizontal como en la vertical, siendo característico una distribución tipo lenticular. No obstante, a lo largo de tono el nivel se ha observado un proceso de cementación, al menos de modo incipiente. La génesis de estas formaciones se debe a circulación de agua subterránea y posterior precipitación de las sales contenidas en las mismas, lo que provoca la cementación de las partículas. De esta forma, se puede llegar a formar costras calcáreas de gran potencia. Página 21 de 48

22 Costra calcárea Limos arcillo arenosos Costra calcárea Fotografía 8: Detalle de un talud donde se observa la distribución característica de la costra calcárea, en superficie y en forma de lentejón dentro del suelo detrítico. La fotografía corresponde al cauce oriental del área de estudio. Esta distribución irregular se deberá de tener en cuenta en la planificación del movimiento de tierras y los métodos de excavación, ya que las costras calcáreas son tramos de muy alta competencia difícilmente ripables mediante medios mecánicos habituales. Los ensayos granulométricos realizados muestran un porcentaje de gruesos importante acompañado de una fracción arenosa y limosa, casi siempre en menor proporción. En su mayor parte la fracción grava corresponde a agregados cementados (fragmentos de costra). Se ha considerado que el resultado obtenido en estos ensayos, especialmente en el análisis granulométrico será una aproximación al tipo de material obtenido después del movimiento de tierras. Esta formación suele presentar una plasticidad baja tal como indican las determinaciones de los límites de Atterberg realizados en este nivel. A partir de estos límites y de los ensayos de granulometría, se ha obtenido su clasificación: Según AASHTO : A-1-b, A-2-4, A-2-6 Según ASTM : GM, SM, SC, GC A lo largo del nivel se observan intercalaciones donde el grado de cementación es menor, en este caso la clasificación obtenida es el resultado del desmenuzamiento total de la muestra, correspondiendo a un material limo arcilloso. Según AASHTO : A-7-6 Según ASTM : CL Página 22 de 48

23 Exceptuando algún valor superficial no representativo, el resto de ensayos de penetración estándar (S.P.T.) muestran valores entre 36 y rechazo (N 15<50 Rechazo ), indicando una competencia densa a muy densa (según D.B.S.E-C. del Código Técnico de la Edificación). Dentro de los tramos fuertemente cementados son frecuentes intercalaciones clásticas calcáreas o dolomíticas procedentes del área fuente, en una de estas muestras se ha realizado un ensayo de carga puntual, obteniéndose un valor de Is (50)=3.56 Mpa. Este ensayo refleja que algunos tramos fuertemente cementados presentan un comportamiento similar a una roca resistente. Con el fin de caracterizar geomecánicamente la fracción fina de estos depósitos, se ha realizado un ensayo de compresión Triaxial C.U. (consolidado, no drenado) con una muestra remoldeada al 98 % de su proctor modificado, obteniéndose unos valores totales y efectivos similares debido al carácter limo arenoso de la muestra (Valores totales: C=0.14 kg/cm² Φ=14.6º, Valores efectivas: C =0.16 kg/cm² Φ =14.3º). Estos datos no se han considerado en el cálculo de la estabilidad de los taludes para los terraplenes proyectados (Apartado 7.2) ya que no se consideran representativos del conjunto que se obtendrá cuando se excaven estos materiales. Tabla 10: Nivel I. Parámetros geotécnicos calculados y estimados Parámetro Resultado Parámetro Resultado Grava ( mm) % peso Índice de poros Arena ( mm) % peso Humedad % Finos (<0.08 mm) % peso Grado de saturación % Límite Líquido (1) Valor medio N 30 S.P.T Rechazo Índice de plasticidad (1) (2) Densa a muy Compacidad densa Clasificación USCS GM,SM,GC, SC CL Ángulo de resistencia interna º (3) Clasificación AASTHO A-2-4,A-2-6, A-1-b,A-6 A-7-6 Cohesión kg/cm 2 (c ) (3) Peso específico de partículas g/cm Módulo de deformación kg/cm Peso específico seco g/cm Coeficiente de balasto kg/cm 3 (4) Peso específico aparente g/cm Resistencia a carga puntual Is (50) Mpa 3.56 (5) Peso específico saturado g/cm Permeabilidad cm/s Peso específico sumergido g/cm Contenido de sulfatos mg/kg Porosidad % (*) Los valores azules corresponden a los tramos parcialmente encostrados, mientras los valores verdes se refieren a los lentejones limo arcillosos. (1) Debido a la diversidad textural de los materiales, además de los valores señalados se han obtenido muestras no plásticas. (2) Según el Código Técnico de la edificación. (3) C y Φ parámetros efectivos estimados. Los valores más altos corresponden a los tramos más cementados. (4) Para placa de 1 pie 2 (5) Valor obtenido en una intercalación carbonatada. Página 23 de 48

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25 NIVEL II - MACIZO CRETÁCICO Como se ha indicado en apartados anteriores, los materiales Cretácicos constituyen los relieves existentes al norte y este del área de estudio y que forman la alineación montañosa que discurre entre el Término municipal de Villena y Onteniente El emplazamiento del embalse está afectada por varias fracturas y en particular por una falla que pone en contacto diferentes materiales del Cretácico Superior. El bloque hundido está constituido por calizas micríticas recristalizadas (Santoniense-Maastrichtiense) mientras el bloque elevado está constituido por materiales más antiguos, correspondientes a dolomías y areniscas margosas (Cenomaniense-Coniacense). Según las características geotécnicas y su disposición en el área de estudio se pueden diferenciar dos subniveles: Subnivel IIa: Calizas micríticas Se trata de una roca sedimentaria constituida principalmente por carbonato cálcico, originada en ambientes marinos y de aguas dulces por precipitación química del carbonato cálcico o a partir de organismos con esqueleto calcáreo. En este caso, la roca prospectada se trata de una caliza de grano fino que ha sufrido procesos de recristalización. Esta formación se caracteriza por una disposición en estratos centimétricos y fracturas con buzamientos que oscilan entre 50º y subverticales. En el reconocimiento geológico se han reconocido tres familias principales de fracturas, cuya orientación junto a las medidas realizadas de los planos de estratificación se recogen en la siguiente tabla. Los puntos donde se han realizado las medidas quedan reflejados en la cartografía (Anexo A2). Tabla 11. Dirección y buzamiento de las discontinuidades Discontinuidad Estratificación (S0) Familia J1 Fracturación Familia J2 Familia J3 Dirección de capa/buzamiento N E/42 50 SE N E/65 85 SW N 150 E/34 50 NE N 0 15 E/ SE En las siguientes fotografías se muestra un detalle de dos de los afloramientos estudiados, pudiendo observar las discontinuidades descritas y su disposición dentro del macizo rocoso. Se ha marcado en verde la dirección de la estratificación y en azul la correspondiente a las fracturas. Página 25 de 48

26 S0 J2 Fotografía 9: Detalle del afloramiento existente en la zona NW del área de estudio, coincidiendo con el cauce de un barranco. J3 J1 Fotografía 10: Al norte del emplazamiento considerado, existe una zona que posiblemente se ha utilizado como pequeña cantera. El talud mostrado corresponde a esta zona. Debido a la estratificación centimétrica y las distintas familias de discontinuidades existentes, la obtención de testigos adecuados para la realización de ensayos mecánicos es muy dificultosa, no obstante, en algunos tramos se han podido realizar algunos de ellos. Los ensayos de resistencia a carga puntual muestran una roca resistente (según la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas). Página 26 de 48

27 Tabla 12: Nivel II Caliza micrítica. Parámetros geotécnicos calculados y estimados Parámetro Resultado Parámetro Resultado Densidad aparente g/cm Módulo de deformación Kg/cm 2 (1) > 4000 Resistencia a carga puntual Is (50) Mpa Coeficiente de balasto Kg/cm 3 (2) 150 Resistencia a tracción indirecta σ t Mpa Permeabilidad (K) m/s Ángulo de resistencia interna º (ϕ') (1) Cohesión Kg/cm 2 c' (1) 2 3 (1) Valores para el macizo rocoso (2) Para placa de 1 pie 2 Velocidad de propagación de las ondas V p (m/s) Subnivel IIb: Dolomías y areniscas margosas Al igual que la formación anterior, se trata de una roca sedimentaria carbonatada de origen químico. La dolomía es una roca compuesta mayoritariamente por dolomita (al menos un 50 %), un carbonato doble de calcio y magnesio. Esta unidad presenta una estratificación centimétrica (30 50 cm) con intercalaciones igualmente centimétricas de areniscas margosas. Su emplazamiento en el área de estudio se concentra en el margen oriental, aflorando en el sector NE y quedando tapizada por una costra calcárea en el resto del área. En los afloramientos existentes se han reconocido otras dos familias de fracturas, siendo igualmente importante la familia J1 descrita en la formación anterior. Las medidas realizadas de las superficies de discontinuidad se recogen en la siguiente tabla. Los puntos donde se han realizado las medidas quedan reflejados en la cartografía (Anexo A2). Tabla 13. Dirección y buzamiento de las discontinuidades Discontinuidad Estratificación (S0) Familia J1 Fracturación Familia J4 Familia J5 Dirección de capa/buzamiento N E/38 40 NE N E/50 85 SE N 64 E/40 SE N 48 E/ 72 NW Página 27 de 48

28 J4 J5 S0 Fotografía 11: Vista de un afloramiento donde se observa la estratificación y dos familias de fracturas. Tanto en los afloramientos existentes en la zona, como en los testigos obtenidos de los sondeos muestran un macizo rocoso heterogéneo debido a las diferentes propiedades físicas y mecánicas de las dos litologías que lo constituyen (dolomías y areniscas margosas). La estructura del macizo rocoso y los diferentes materiales existentes, implica un comportamiento anisótropo ante diferentes procesos geológicos. Esta anisotropía queda reflejada en las lomas orientales que rodean el área de estudio, donde se observa el diferente comportamiento frente a los procesos erosivos, meteorización y/o acción de los agentes medioambientales. Como se observa en la siguiente fotografía, los relieves pronunciados o farallones corresponden a la dolomía (roca muy resistente) mientras que las zonas más deprimidas y meteorizadas están constituidas por areniscas margosas que suelen estar cubiertas por vegetación. Página 28 de 48

29 Dolomía Areniscas margosas Al igual que en el subnivel anterior, los ensayos mecánicos que se han podido realizar debido a la compleja estructura del macizo (fracturación e intercalaciones areno-margosa), han sido reducidos. Los realizados indican que la dolomía se trata de una roca muy resistente (según la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas). Fotografía 12: Panorámica de una de la loma situada al NE del área de estudio donde se observa el diferente comportamiento frente a procesos erosivos, de las dos litologías que constituyen el macizo rocoso,. Con el fin de caracterizar geomecánicamente los tramos donde predomina la arenisca margosa, se han realizado ensayos granulométricos de los testigos obtenidos en los sondeos y determinaciones de los límites de Atterberg. En este caso, los límites de Atterberg indican que se trata de un material no plástico o de plasticidad baja, mientras que los análisis granulométricos muestran un porcentaje importante de gravas y arenas, predominando uno u otro en función del grado de cementación de la arenisca. Las clasificaciones realizadas a partir de los resultados obtenidos en ambos ensayos se muestran a continuación: Según AASHTO : A-4 / A-2-4 Según ASTM : GM / SM En este caso, las partículas tamaño grava, canto o bolo corresponde a agregados de arenas fuertemente cementados o fragmentos de dolomía. Página 29 de 48

30 En los ensayos S.P.T. realizados en las areniscas margosas, los valores de golpeo N 30 obtenidos han sido de N 30=50 (Rechazo), valores habituales en un macizo rocoso, si bien esta litología presenta una resistencia mucho menor que la dolomía. Tabla 12a: Nivel IIb Dolomía. Parámetros geotécnicos calculados y estimados Parámetro Resultado Parámetro Resultado Densidad aparente g/cm Módulo de deformación Kg/cm 2 (1) > 4000 Resistencia a carga puntual Is (50) Mpa 5.36 Coeficiente de balasto Kg/cm 3 (2) 150 Resistencia a tracción indirecta σ t Mpa 2.71 Permeabilidad (K) m/s Ángulo de resistencia interna º (ϕ') (1) Velocidad de propagación de las ondas V p (m/s) Cohesión Kg/cm 2 c' (1) 3-5 (1) Valores para el macizo rocoso (2) Para placa de 1 pie 2 Tabla 12b: Nivel IIb Arenisca margosa. Parámetros geotécnicos calculados y estimados Parámetro Resultado Parámetro Resultado Grava ( mm) % peso Peso específico sumergido g/cm Arena ( mm) % peso Porosidad % 20.0 Finos (<0.08 mm) % peso Índice de poros Límite Líquido NP 20.4 Humedad % 3.0 Índice de plasticidad NP 3.4 Grado de saturación % 33.0 Clasificación USCS GM / SM Valor medio N 30 S.P.T. Rechazo Clasificación AASTHO A-4 / A-2-4 Compacidad (1) Muy densa Peso específico de partículas g/cm Ángulo de resistencia interna º (2) Peso específico seco g/cm Cohesión kg/cm 2(2) Peso específico aparente g/cm Módulo de deformación kg/cm Peso específico saturado g/cm Coeficiente de balasto kg/cm 3 (3) (1) Según el Código Técnico de la edificación. (2) C y Φ parámetros efectivos estimados. Los valores más altos corresponden a los tramos más cementados. (3) Para placa de 1 pie 2 Página 30 de 48

31 5.- AGUA SUBTERRÁNEA Y ESCORRENTÍA SUPERFICIAL Durante la realización de los trabajos de campo no ha sido detectada la presencia de agua subterránea de ningún origen. La obra se localiza en una ladera surcada por barrancos, de pequeña entidad en su mayoría. Cabe destacar por su desarrollo, el localizado en el margen oriental del emplazamiento, el cual, al menos de forma esporádica y especialmente en periodos húmedos o tras lluvias torrenciales, debido a la saturación del subsuelo permitirá la circulación de agua. Los barrancos presentan un caudal estacional e irregular, encontrándose la mayor parte del tiempo en situación de estiaje (periodos con caudales anormalmente bajos), no obstante, durante las épocas de lluvia se producirán crecidas que pueden producir variaciones en el trazado y lecho de los canales. Las características climáticas junto a la morfología de la cuenca de drenaje (pendiente elevada en su cabecera y un subsuelo con un grado de permeabilidad bajo) producen máximos de crecida muy marcados. A modo representativo, se muestra el Hidrograma de una cuenca hidrológica con una morfología similar a la que nos ocupa, donde queda representado el caudal de los distintos flujos de agua a los que está sometida una cuenca. Como se observa, el caudal punta de una cuenca en periodo de avenida es muy superior al caudal base de cualquier cauce, alcanzándose éste en un periodo de tiempo muy corto. Página 31 de 48

32 Todos estos factores deberán de tenerse en cuenta en los sistemas de drenaje proyectados: Se recomienda la ejecución de algún sistema perimetral de drenaje que recoja las aguas superficiales y proteja a la estructura. Los terraplenes que se construyan quedarán protegidos mediante un espaldón con materiales tipo escollera que aísle al núcleo y evite erosiones y arrastres de finos y/o partículas arenosas. En el caso del barranco principal será de máxima importancia el drenaje de fondo del terraplén que permita captar el agua subterránea como la canalización y drenaje del agua de escorrentía que se produce en el propio cauce. Canal Fotografía 13: Instantánea tomada desde la zona SE del área de estudio donde se observa parte del cauce del barranco principal. La dimensión del canal es un indicativo del pico de flujo que puede desarrollar. Página 32 de 48

33 6.- CONDICIONANTES GEOTÉCNICOS PARA LA EJECUCIÓN DEL VASO Y LA CERRADA Plano de Apoyo El plano de apoyo del vaso, según los puntos prospectados, será el Nivel I (Costra calcárea y limos arcillo arenosos parcialmente cementados) y el Nivel II (Macizo Cretácico). El terraplén se localiza en el margen sur del embalse, cuyo plano de apoyo según los puntos prospectados, será el Nivel I (Costra calcárea y limos arcillo arenosos parcialmente cementados). Ambos niveles presentan suficiente competencia para asumir las cargas que transmitirá la estructura. El Nivel 0 constituido por suelo vegetal, deberá quedar claramente superados por la cimentación debido a la deficiente calidad geotécnica que presentan Asientos previsibles Para definir la Tensión Admisible de Trabajo a la profundidad considerada se ha realizado un cálculo de asientos mediante la aplicación de un método elástico, que emplea el módulo de elasticidad estimado a partir de los ensayos in situ y de laboratorio. Se ha considerado el apoyo de la cimentación en el Nivel I (Costra calcárea y limos arcillo arenosos parcialmente cementados). La metodología empleada y los resultados obtenidos se exponen en el Anexo C. Para valorar la Tensión Admisible de Trabajo se han considerado inadmisibles asientos totales superiores a 5 cm Tensión admisible En el Anexo C del presente informe se expone la valoración de la Tensión Admisible obtenida directamente mediante la aplicación de ecuaciones que emplean resultados de ensayos "in situ" (S.P.T.). Estas ecuaciones limitan la tensión de cálculo aplicando un coeficiente de seguridad y consideran otros factores que integran la realidad del terreno de apoyo y su interacción con la estructura. Sin embargo no consideran la deformación del macizo rocoso, por ello, para obtener los resultados que a continuación se exponen, se han introducido correcciones a este respecto. Estas ecuaciones limitan la tensión de cálculo aplicando un coeficiente de seguridad normalmente de 3. Sin embargo no consideran otros factores que integren la realidad del suelo y su interacción con la estructura. Por ello, para obtener los resultados que a continuación se exponen, se han introducido correcciones que consideran la disposición real de los materiales cortados, la variación de sus características competentes, asientos, etc. Página 33 de 48