ANEXO E ESTUDIO GEOFÍSICO.

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1 ANEXO E ESTUDIO GEOFÍSICO. ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA LA AMPLIACIÓN DEL PUERTO DE VERACRUZ, UBICADO EN LA BAHÍA DE VERGARA, EN LA CIUDAD DE VERACRUZ, VER.

2 ESTUDIO GEOFÍSICO PARA LA EVALUACIÓN DE LA COMPACIDAD DEL SUBSUELO EN LA ZONA DE AMPLIACIÓN DEL PUERTO DE VERACRUZ, VERACRUZ, VER. (VERSIÓN FINAL) Geotécnia y Supervisión Técnica S.A. de C.V. 21 DE DICIEMBRE DEL 2010.

3 ÍNDICE GENERAL 1. ANTECEDENTES 2. PROPÓSITO Y ALCANCE 3. TRABAJOS DE CAMPO 4. RESULTADOS 5. CONCLUSIONES REFERENCIAS APÉNDICE A MÉTODO DE SÍSMICA DE REFRACCIÓN APÉNDICE B REPORTE FOTOGRÁFICO LISTA DE PLANOS PLANO 1: LOCALIZACIÓN DE LA EXPLORACIÓN GEOFÍSICA (Batimetría de Agosto 2006) PLANO 2: PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 1 A 12 PLANO 3: PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 12 A 24 PLANO 4 PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 25 A 36 PLANO 5: PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 37 A 48 PLANO 6: PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 49 A 60 PLANO 7 PERFILES GEOSISMICOS TENDIDOS 61 A 62 PLANO 8: CONFIGURACIÓN DE LA CIMA DEL CORAL. INFINGEOFIAMNVOPTOVER.DOC RED BIGSA / M00 / INF 2010 / INGATZIN /NVOPTOVER / INFINAL

4 1. ANTECEDENTES El Puerto de Veracruz ha tenido un importante desarrollo en diferentes ámbitos, uno de ellos es la infraestructura portuaria, que a la fecha resulta ya insuficiente, motivo por el cual desde hace tiempo se ha proyectado que se realice una ampliación a gran escala, hacia la zona norte del actual puerto. Dentro de las diferentes actividades que se realizan como parte de este gran proyecto, esta la mecánica de suelos par la zona de la ampliación, así como lo concerniente al conocimiento de la posición de algunos estratos duros y/o los bancos de coral que se puedan localizar principalmente en la zona de la dársena de la nueva ampliación. Por el cual planeó la realización de un estudio geofísico con sísmica de refracción marina (como complemento de la mecánica de suelos), para tener una base real sobre el tipo de material que se encuentra en esa zona, así como su facilidad de dragado. La APIVER marco una zona de 684,726 m 2, comprendida en la zona extrema norte de la nueva ampliación (Plano 1). Debido a ello la Administración Portuaria Integral de Veracruz, S.A. de C. V., encomendó a la empresa Geotécnia y Supervisión Técnica S.A. de C.V. la realización de un estudio geofísico que permitiera conocer como se comporta el subsuelo en la zona de la Dársena de la Nueva Ampliación. Para ello se solicito la realización de SESENTA Y TRES (63) tendidos de sísmica de refracción marina, para tener un panorama general del modelo del subsuelo marino, que se tiene proyectado dragar en la zona de ampliación..

5 2. PROPÓSITO Y ALCANCES Este documento tiene el propósito de presentar los resultados del estudio de sísmica de refracción marina realizada; en el área donde se proyecta la dársena de la Nueva ampliación del puerto, formando parte de estos alcances en el presente informe los puntos siguientes: a). Descripción de los trabajos de campo. b). Definir los resultados de la exploración geosísmica, así como hacer una descripción de las unidades geosísmicas y la estratigrafía asociada, y determinar las zonas de materiales compactos qué pueden quedar por encima de la cota de navegación dentro de la zona explorada. c). Finalmente la presentación de las conclusiones de los resultados obtenidos 3. TRABAJOS DE CAMPO De acuerdo a los objetivos del estudio y a los planteamientos de los términos de referencia, se describen a continuación las actividades realizadas: Sísmica de Refracción Marina Para la realización de este estudio se programó una exploración geofísica, aplicando el método de sísmica de refracción marina, el cual nos permite conocer a través de la velocidad de onda tipo P el grado de compacidad de los diferentes materiales del subsuelo por los que viajan las ondas sísmicas lográndose por tanto también definir su compacidad. De acuerdo a la extensión de la zona asignada (684,726m 2 ) se planteo realizaron un total de 63 tendidos de 65 m de longitud cada uno, se ubicaron formando segmentos de exploración de dos tendidos colineales, los cuales se ubicaron a cada 100m de forma alternada, formando una sección tipo de cuatro pares de tendidos por cada sección. Estas secciones tienen una dirección sensiblemente norte sur, coincidiendo con la orientación del borde del muelle. Bajo este planteamiento se realizaron Nueve (9) secciones (Plano 1, Fotografías 1 a 63).

6 La ubicación se realizó mediante el uso de un navegador GPS (Global Position System), así como del uso de una Brújula Brunton, para la ubicación en el mar, de acuerdo a las coordenadas del plano del proyecto general (Proporcionado por APIVER). Los tendidos tuvieron una longitud de 65m, estuvieron constituidos por 12 hidrófonos separados 5.0m uno del otro, obteniéndose una profundidad real de exploración de 20 a 25m. Para generar el impulso sísmico en cada uno de los puntos de tiro se utilizó un golpe de martillo sobre dispositivo mecánico. Ya generada la información de campo se realizó el procesado e interpretación de los resultados, formándose los perfiles sismo-estratigráficos de cada uno de los tendidos en los que se observan las unidades definidas (Planos 2 a 7). Es importante mencionar que la exploración se planteo sobre una batimetría proporcionada por APIVER (Con fecha septiembre 2008). (Plano 1) Se trabajo toda la información con esta batimetría, así como se marco la cota -16.5m de proyecto de dragado.

7 4. RESULTADOS 4.1 SÍSMICA DE REFRACCIÓN MARINA. Después de realizar el procesamiento de la información se procedió a la interpretación de los resultados, para lo cual se consideraron las observaciones realizadas en el sitio, así como los resultados obtenidos por la exploración directa (Mecánica de Suelos). Con esta información se formó el perfil geosísmico de cada uno de los 63 tendidos realizados. Se formaron básicamente 33 perfiles sismoestratigráficos de cada par de tendidos realizados. (Planos 2 al 7, y Fotografías 1 a 63). En estos perfiles de muestran las unidades geosísmicas definidas. En el apéndice A se explica la metodología empleada en campo y gabinete, así como el equipo empleado. Es importante señalar que para la interpretación de los resultados de este estudio se han tomado en cuenta los resultados de estudios similares realizados por Benigno Ingeniería y Geociencias S.A. de C.V., que realizó en 2005 para la Dársena de Guadalupe, así como los de la Dársena de Ciaboga en 2006, ya que los resultados de la geofísica se calibraron con la exploración directa que se había realizado en años anteriores en esa zona. Para esta zona actual de la Dársena de la Nueva Ampliación del Puerto se decido tomar los mismos parámetros, es decir la misma división de intervalos de velocidades, así como la estratigrafía asociada. Ya que en la zona estos deben de ser muy similares. Claro siempre correlacionado con los resultados de la actual mecánica de suelos en esa misma zona. Dentro de esta nueva clasificación se agrego una correlación con el número N obtenido con la mecánica de suelos en la zona de muelle y de la dársena y rompeolas de la nueva ampliación del puerto de Veracruz, Ver. Al igual que los trabajos previos en la zona después del análisis y procesamiento de la información se definieron básicamente CUATRO unidades geosísmicas, las cuales a continuación se presentan a manera de tabla, describiendo las principales características de cada una, para posteriormente realizar una descripción más amplia de ellas.

8 UNIDADES GEOSISMICAS UNIDAD VELOCIDAD VALOR DE ESPESOR LITOLOGIA (m/s) (m) (N) I < < 15 ARENA POCO LIMOSA EN ESTADO SUELTO A MEDIANAMENTE COMPACTA. I I ARENA Y ARCILLAS CON FRAGMENTOS DE CORAL, DE COMPACIDAD BAJA A MEDIA. CON ALGUNOS HORIZONTES COMPACTOS. I I I Indefinido ARENA POCO LIMOSA COMPACTA CON FRAGMENTOS DE CONCHAS. I V > 3000 Indefinido > 50 ARENA MEDIA A FINA POCO LIMOSA, CON ALGUNOS FRAGMENTOS DE CONCHAS, MUY COMPACTA De acuerdo a las velocidades definidas cada una de las unidades se correlacionan con los estudios realizados anteriormente en la Dársena de Guadalupe (2005) y en la Dársena de Ciaboga (2006). La Unidad l; Se define con velocidades de transmisión de onda P menores a 1700 m/s y espesores de 1.0 a 18.2m, distribuyéndose superficialmente solo en 35 de los 63 tendidos, es decir que esto sucede en los tendidos que se localizan más hacia tierra (del 1 al 42, y en menores a la cota -10m), mientras que a mayor profundidad esta unidad desaparece. El mayor espesor lo desarrolla bajo el tendido 21, en el punto de tiro T1.(Planos 1 y 3). Esta unidad se asocia principalmente a la presencia de un sedimento constituido por arena, poco limosa, con algunas gravas y fragmentos de coral de baja compacidad, que en ocasiones es predominantemente a arena en estado suelto, que rellena depresiones de arenas relativamente más compactas. Cuya extensión (de estas depresiones) puede ser reducida o muy amplia. Es importante mencionar que esta unidad se deposita principalmente como sedimento producto de la corriente interna de la zona, ya que en algunos lugares puede ser totalmente fango.

9 En términos generales este es el material que será dragado, y es fácilmente dragable, ya que presenta un N menor a 15 golpes. Como se determino en los sondeos de calibración en la zona del muelle y de la dársena misma. La Unidad l I; Tiene una velocidad de onda P que va de 1700 a 2000 m/s, con un espesor que varía de 1.0 a 17.0m. Se distribuye solo en 50 de los 63 tendidos realizados en la zona explorada. En los tendidos donde se presenta su configuración varia de homogénea a presentarse en algunos sitios como lentes y/o acumulaciones de material más compacto, y por ello su espesor varía de 1.0 a 17.0m. Es decir que se presenta subyaciendo en la mayoría de los casos a la unidad I, de una manera como rellenando las depresiones del perfil del coral compacto. Esta unidad se asocia a la presencia de una intercalación de arenas de finas a medias e inclusive arcillas, las cual presentan una compacidad que va de suelta a medianamente compacta. Eventualmente llega a tener la presencia de gravas y arenas compactas (que en algunos casos se llega a presentar grandes extensiones), empacadas en una matriz arcillosa y/o arenosa fina. Esta unidad presenta una mayor distribución que la anterior, ya que llega a alcanzar espesores de hasta 17.0m, como es el caso que se presenta bajo el tendido 61, punto de tiro T4. (Planos 1 y 7). En algunas zonas se observa cazuela formada por la unidad III de mayor compacidad. que esta unidad conforma un relleno de una especie de Es importante señalar que esta unidad presenta una distribución algo aleatoria, es un material arenoso básicamente, con importantes zonas compactas, que por estas características de compacidad ya su dragado representa cierta dificultad, o definitivamente no es dragable con dragas convencionales en sitios aislados. Como por ejemplo en sitios donde la velocidad de propagación de onda P definida es de 1800 a 2000m/s. (Por ejemplo Tendidos 2, 4, 5, 6, 8, etc.). Y presentan un N de 15 a 35.

10 Unidad I I I; Se define con velocidades de onda P de 2000 a 3000 m/s, se presentan a una profundidad que van desde la cota -13 hasta la -25m (Planos 2 y 3), por debajo del nivel del mar (batimetría 2008). Se distribuye en prácticamente en toda la zona explorada, con una distribución más o menos uniforme y errática en otros casos, ya que existen caso en los que no se presenta como en los Tendidos 1, 2, 5 y 6. (Planos 2 y 3). En términos generales e presenta en 62 de 63 tendidos realizados. Por la velocidad de onda P que se obtuvo en esta unidad se asocia a la presencia de una arena poco limosa con fragmentos de conchas (que constituye el coral compacto como tal), pero que en algunas zonas se presenta unas arenas medianamente compactas, pero que tiene zonas donde se incrementa sustancialmente esta compacidad. Estas zonas se asocian a lentes de arenas mal graduadas, con pedacería de conchas y coral, que se localizan de forma aislada, las cuales por el tipo de estudio regional no se puede determinar su extensión, pero teniendo el antecedente de los otros estudios seguramente no tiene una extensión muy grande, quizá lateralmente pudieran extenderse hasta unos 15m, con un espesor de posiblemente 1.0 a 2.5m. Pero pueden representar una complicación con su dureza a la hora del dragado y/o hincado de pilotes. Este material para efectos de dragado es marginalmente dragable, es decir algunas áreas puede ser muy fácil, mientras que en otras ya no lo es. que en La Unidad I V; Tiene una velocidad de onda P mayor o igual a los 3000 m/s, se presenta en 29 de los 63 tendidos realizados, y principalmente a partir de la cota -8m. Esta unidad se asocia a la presencia de una arena media a fina, poco limosa (coral compacto y también a arenas mal graduadas con pedacería de conchas y coral), muy compacta (densa). Para efectos de dragado solo se podrá realizar con dragas de cortadores. Gráficamente no se marco en los planos como un estrato y/o lente, ya que se presenta en puntos específicos de algunos tendidos, pero si se identifica por los valores de la velocidad obtenida en el modelado matemático.

11 A partir de tener un modelo matemático y finalmente estratigráfico de cada uno de los 63 tendidos realizados, así como se su asociación con la compacidad de los materiales del subsuelo marino, se determino que solo la Unidad I es la unidad que puede ser dragada con facilidad, ya que sus velocidades de propagación de onda p son menores a los 1700m/s, pero ya cuando la velocidad es mayor se incrementa la compacidad de forma sustancial. De hecho dentro de la unidad II existen zonas donde ya la dureza es importante, (compacidad de los materiales arenosos es alta) hace que ya se tenga que hacer una diferenciación a partir de estos valores (más de 1700m/s). Debido a ello se construyo una configuración en planta de toda el área explorada 684,726 m 2 con la ubicación de cada uno de los 63 tendidos y la elevación a la que se encuentra la cima de las unidades II y III, que son las que le subyacen a la unidad I. Esta configuración es muy importante ya que nos permite ver en planta y conjunto hasta que profundidad y/o cota se encuentran los materiales difíciles de dragar, asumiendo como cota máxima de dragado la -17m (Dato proporcionado por APIVER; Ing. Ramírez de Arellano). Se puede ver en el plano 8 esta configuración; la cual es muy ilustrativa, ya que se observa que hacia tierra haya zonas con poca profundidad, pero también hacia la zona del mar, existiendo casi a la mitad de la zona explorada una parte donde los materiales compactos están muy profundos y no se cortaran en el dragado. Se ve como si fuera una especie de canal. Si olvidar que este es un estudio de carácter general, en donde se hicieron líneas de 130m de largo (2 tendidos de 65m), separadas linealmente 100m y lateralmente también 100m. Se construyo esta configuración con una interpolación entre estas líneas. Pero dio como resultado que de los 684,726 m 2 explorados 415,800m 2 corresponden a la superficie con materiales compactos, lo cual en porcentaje es el 60.4%. Lo cual es muy importante ya que evidencia que es necesario una mayor de talle de exploración para definir con mayor precisión este dato, que puede impactar significativamente en el costo del dragado de la nueva ampliación del Puerto de Veracruz.

12 5. CONCLUSIONES Del presente estudio se desprenden las siguientes conclusiones: Se definió básicamente un tipo de material (Unidades I) que se asocia a la presencia de arenas, las cuales varían su compacidad de sueltas a medianamente compactas, y en términos generales son fácilmente dragables. En el caso de las unidades II, III y I V se presenta la CIMA del coral compacto y de una secuencia y/o alternancia de materiales arenosos y arcillosos que se presentan como una serie de lentes de arenas mas compactas, que eventualmente pueden tener pedacería de conchas y coral compacto, que se distribuyen de forma aleatoria, lo que puede representar algún tipo de complicación en zonas aisladas donde esta por encima de la cota de dragado. Se construyo una configuración en planta donde se muestra la elevación de la cima de las unidades II y III, que subyacen a la unidad I (que es la fácilmente dragable). En el plano 8 se puede ver esta configuración; la cual es muy ilustrativa, ya que se observa que hacia tierra haya zonas con poca profundidad, pero también hacia la zona del mar, existiendo casi a la mitad de la zona explorada una parte donde los materiales compactos están muy profundos y no se cortaran en el dragado. Se ve como si fuera una especie de canal. Si olvidar que este es un estudio de carácter general, en donde se hicieron líneas de 130m de largo (2 tendidos de 65m), separadas linealmente 100m y lateralmente también 100m. Se construyo esta configuración con una interpolación entre estas líneas. Pero dio como resultado que de los 684,726 m 2 explorados 415,800m 2 corresponden a la superficie con materiales compactos, lo cual en porcentaje es el 60.4%.

13 Lo cual es muy importante ya que evidencia que es necesario una mayor de talle de exploración para definir con mayor precisión este dato, que puede impactar significativamente en el costo del dragado de la nueva ampliación del Puerto de Veracruz.

14 A N E X O A MÉTODO SÍSMICO DE REFRACCIÓN 1. PRINCIPIOS FÍSICOS El método sísmico de refracción se basa en la propiedad que tienen los materiales del subsuelo de permitir la transmisión de ondas sísmicas (o elásticas). Las ondas sísmicas obedecen las leyes de refracción fundamentadas en los principios de Fermat y Huygens y Snell. La teoría de la elasticidad es básica para el análisis del comportamiento de las ondas sísmicas, ya que su velocidad de transmisión depende de las constantes elásticas de los materiales en que se propagan; algunas constantes básicas para su estudio son: Módulo de Young, Relación de Poisson, Módulo de Corte, además también se consideran otros parámetros como la densidad, que no es una constante elástica, pero sí una propiedad importante en la transmisión de las ondas. En la práctica del método sísmico de refracción, el propósito es conocer la distribución espacial del parámetro: velocidad de propagación de ondas sísmicas ó elásticas, o lo que es lo mismo, zonificar los materiales del subsuelo en función de la velocidad con que transmiten las ondas sísmicas. Al hacer tal zonificación es necesario considerar que un contraste de velocidades es indicio de la existencia de un cambio en la litología o bien, dentro de una misma litología el contraste de velocidad es indicio de un cambio en las propiedades elásticas del material. 2. METODOLOGÍA En la aplicación del método sísmico de refracción se busca conocer, en campo, el tiempo mínimo que tarda la onda en propagarse desde el punto en que se genera, siguiendo hacia los diferentes horizontes refractores del subsuelo, y luego hasta emerger a la superficie, en donde su llegada es detectada con una serie de 12 geofonos cuya distribución en conjunto se conoce como tendido sísmico de refracción. Para este caso se usaron separaciones entre geofonos de 5.0m. Las ondas sísmicas se generaron artificialmente en lugares previamente definidos (puntos de tiro P.T.). El punto de tiro se con el impacto de marro sobre un dispositivo mecánico que lleva colocada una placa metálica en su extremo, colocada sobre la superficie del suelo marino (Fotografías 1 a 63). De las diversas ondas que se generan, las que tienen importancia en el presente estudio, son las ondas longitudinales o primarias. Los geofonos son elementos transductores que convierten el movimiento del terreno en una señal, que es registrada y enviada al sismógrafo, este es un dispositivo electrónico que amplifica las señales y las presenta en forma gráfica. El sismograma ser grabado para facilitar el proceso de análisis de las señales mediante el uso de equipos de cómputo. (Fotografía 63).

15 3. EQUIPO DE MEDICIÓN El equipo empleado para la sísmica de refracción (Fotografías 64). - Sismógrafo marca Geometrics, Mod. GEODE ES Computadora portátil Mca. Panasonic Mod. CF51. - Sonda de 12 hidrófonos de onda Marca OYO GEOSPACE - Interruptor para martillo sincronizado al sismógrafo. - Dispositivo para generar el impacto en el fondo del mar, cableado y equipo menor. Como fuente de energía se usó un impacto de marro sobre una placa metálica. Usándose un dispositivo apropiado para lograr sincroniza entre el inicio de la perturbación del terreno y el inicio de la grabación de tal perturbación el sismógrafo. Adicionalmente se conectó a una computadora portátil para almacenar la información generada, para posteriormente procesarla e interpretarla. 4. PROCESAMIENTO E INTERPRETACIÓN Una vez obtenidos los sismogramas en campo, el procesamiento de la información, continuó con la lectura de los tiempos de los primeros arribos y conjuntamente con los datos referentes a las ubicaciones tanto de los puntos de tiro como de los geofonos, se construyen las gráficas donde el eje vertical corresponde con el tiempo y el horizontal a la distancia. La interpretación se realiza a través de estas gráficas en donde se analizan los contrastes de velocidad sísmica aparentes, las cuales corresponden a las condiciones naturales de los materiales del subsuelo, posteriormente se obtienen las velocidades reales y espesores de cada una de las capas que hayan sido detectadas, para formar un modelo geosísmico del sitio, el cual consiste en agrupar zonas con características similares en los valores de velocidad. La técnica empleada en la interpretación de los datos de sísmica de refracción se fundamento en la teoría de los tiempos de intercepción utilizando modelos para 2, 3 ó más capas ya sean inclinadas o planas, a través de programas de computo como el Pick Win, Tomo Time y Seisimager.