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Alfonso DE LA O CARR~O

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La construccin de cortinas de concreto, comj

se sabe, implica que se estudien con gran cuidadj
las condiciones geolgicas de la boquilla dondi
vaya a implantarse una estructura de esa natu
raleza, y aunque la orientacin y metodologa di
las investigaciones sean aplicables en general
cualquier caso, cada sitio de cortina en particu.lar
implica problemas. a veces muy especficos po:
su geologa. Adems. hay Que tener en cuenb
*
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Simposium
Cnn~IJltn..

sobre cortinas
de concretl
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que, en conjunto y dentro de ciertos limites, la:

cortinas de gravedad y de contrafuertes puedel
soportar pequeas deformaciones de la roc
de cimentacin, gracias a sus juntas verticaJesd<
construccin, en las de arco, principalmente las dl
arco-bvedaprevistas. En general las deformacio
nes de la roca no deben pasar de ciertos limite!
para garantizar la estabilidad de las estructuras
lo que trae como consecuenciahacer a vecesinves
tigaciones muy detalladas, dndose gran impor
tancia al comportamiento mecnicodel macizo ro
coso.
Los factores geolgicos principales Que {!obier.

RECURSOS

490
nan la eleccin de un determinado tipo de cortina,
en el macizo rocoso donde est labrada una boguilla son:
1.1.2. Morfologia de conjunto de la boquilla.
1.1.3. Estratificacin del macizo rocoso.
1.1.4. Clase y naturaleza litolgica y petrogrrica de la roca, que influyen en su resistencia fn
todos sus aspectos y en su deformabilidad.
1.'1.5. Estado de alteracin de la roca, que modifica sus propiedades originales.
1.1.6. Grado de fracturamiento de la roca; los
orgenes del mismo y sus orientaciones.
1.1.7.' La permeabilidad del macizo, tanto primaria como secundaria, que puede dar lugar a
flujos y subpresiones no deseables, que deben evitarse.
1.1.8. Seismicidad local, relacionada con la
seismicidad regional.
1.1.9. Materiales de construccin adecuados.
Comentaremos brevemente los puntos anteriores.
1.1.2.

Morfologa

de conjunto

de la

boquilla.

Topolgicah1ente, una boquilla puede ser muy

abierta, o de amplitud moderada; o bien angosta,
de laderas pendientes, o ser tan estrecha, con paredes acantiladas que formen una garganta. Adems, puede tener la forma de V o de U, simtrica
o asimtrica.
Es obvio, que en igualdad de condiciones, y considerando otros factores favorables, el tipo de cortina est en buena parte gobernado por el modelado de la boquilla.
Convencionalmente, se juzga de] estrechamiento de la misma, mediante un ndice, que es la relacin de la anchura o cuerda (C) , a la altura correspondiente hasta el fondo rocoso (H) .Tomando
H como mdulo, el ndice representa el nmero
de mdulos. Los valores convencionales son los
siguientes:

Garganta I (ndice menor a 3.

I
3

~7

Valles

angostos,

entre

3 y 6
6

Valles amplios, mayor de 6,

HlDRAULlCOS

hasta planicies
/

En una boquilla estrecha pueden presentarse

cndiciones favorables para una cortina de arco
simple o un arco-bveda. Para este caso es conveniente un valor menor de 4. Una boquilla menos
angosta puede ser apropiada para una cortina de
contrafuertes o de gravedad propiamente dicha,
o quiz, para una de arco-gravedad. En cambio
en una boquilla muy amplia, se pensaria en una
cortina mixta, es decir, un tramo con seccin de
concreto para el vertedor, si no se cuenta con un
puerto topogrficamente adecuado para alojar
dicha obra; el resto de la cortina, de materiales
graduados. Claro que hay excepciones en estas
reglas de carcter general.
En las planicies, cuando es necesario, se construyen presas de derivacin de baja alt\)ra.
En la tabla anexa, se dan algunos ejemplos tpicos de cortinas construidas en Mxico; en relacin con la morfologa de las boquillas.
1.1.3.

Estratificacin

del macizo rocoso.

Desde el punto de vista de la cimentacin de

las cortinas de las presas y muy especialmente
de las de concreto, se considera la "estratigrafa
litolgica", es decir, de la sucesin de capas de
roca, si no es masiva, que difieren entre s, tanto
en espesor como en su constitucin mineralgica,
resistencia, permeabilidad, etc., cuyos contactos
dan lugar a discontinuidades o superficies de debilidad en el macizo rocoso. Es indudable que la
estratigrafa desde el punto de vista de la edad
de las rocas, en especial tratndose de las sedimentarias, puede en forma general, orientar desde un principio acerca de las propiedades fsicas de las mismas.
En Mxico tenemos ejemplo de cortinas construidas en boquillas abiertas en macizos de esta
naturaleza, por ejemplo de las presas mencionadas, tenemos la de la presa Venustiano Carranza
en una sucesin de estratos delgados de calizas,
margas y lutitas cretcicas. La de la Amistad en
una serie de estratos gruesos o bancos de caliza,
a veces separados por delgadas capas de arcilla.
(Formacin Georgetown del Cretcico. ) La boquilla de la Soledad, est sobre potentes bancos
de tobas de origen volcnico.
La disposicin ms desfavorable para cualesquier tipo de estructura de concreto es una sucesin horizontal de estratos delgados de rocas de
buena dureza y densidad que alternen con otros
de rocas menos densas y duras o sea de propiedades muy diferentes entre ellas, como calizas y
lutitas. Generalmente un macizo as no es susceptible de ser mejorado, y puede dar lugar a desli-

VOL. n 1973 NUM.

491

zamientos y asentamientos diferenciales, debido

a que las rocas no forman unidad y puede suceder
que los estratos blandos se saturen y pierdan su
resistencia. Por otra parte, generalmente los estratos de rocas duras presentan juntas verticales
que dividen cada capa en prismas tabulares.
Aun en cortinas de tierra desplantadas en un
macizo de esta naturaleza es necesario sobreexcavaciones en los desplantes, para evitar deslizamientos.
1.1.4.

Clase
grfica

naturaleza
de la roca.

litol6gica

petro-

Es obvio que estas cualidades de la roca que

forma un macizo, bsicamente le dan al mismo
sus condiciones de resistencia, que en especial se
averigua por medio de exploraciones directas, con
muestreos, que se analizan petrogrficamente; a
veces son necesarios los anlisis qumicos. Por
su parte, la Mecnica de Rocas determina tanto
in situ como en el laboratorio, caractersticas naturales de las mismas: fracturamiento; resistencias a la compresin y al esfuerzo cortante; alterabilidad; deformabilidad; permeabilidad; estado
natural de esfuerzos. En resumen se determina la
aptitud de la roca para soportar las cargas a que
estar sujeta de acuerdo con las caractersticas
de la cortina proyectada. Los modelos estructurales comprueban la distribucin de las cargas y
aclaran y resuelven dudas y ayudan a hacer cambios, a veces, fundamentales, en las estructuras en
proyecto.
Conviene recordar aqu en forma simplificada
la clasificacin general de las rocas sin entrar en
detalles (tabla anexa).
1.1.5.

Estado de alteracin
de la rocaJ que
modifica sus propiedades originales.

Las rocas pueden estar alteradas o muy alteradas, sea superficialmente o en toda su masa,
de tal manera que sus componentes mineralgicos
hayan sufrido cambios fundamentales, que desde
el punto de vista de su resistencia pueden ser favorables o bien desfavorables.
Puede suceder que las rocas slo presenten una
zona ms o menos profunda de intemperizacin.
Ejemplos: 1,lngranito que al alterarse, se transforma en un material arksico o sea granos de
cuarzo o feldespato y caolin. Un basalto, que se
transforme en un suelo latertico. Una caliza, a
terra-rosa. Un esquisto micceo, a hojillas residuales de mica.
En otras ocasiones procesos de metamorfismo
pueden aumentar la resistencia de una roca, por
ejemplo, al pasar una arenisca a una cuarcita;
una pizarra a una corneana o Hornfels; una toba
piroclstica a una toba silicificada, etc. El fenmeno de coccin o paroptesis a metamorfismo
optlico, que provoca una colada de lava en una
zona de un suelo o toba.

Por otra parte, hay roCas que sin sufrir alteracin, se intemperizan fcilmente, Como algunas
margas arcillosas y lutitas que pronto se fragmentan hasta pulverizarse, al perder su humedad
pelicular, perdiendo sus cualidades de resistencia
que originalmente pueden haber sido altas: ejemplo en nuestro pas, las margas y lutitas de la
Formacin Mndez, del Cretcico Suprior .

~
1.1.6.

Grado de jracturamiento de la roca; 108

orgenes del mismo y sus orientaciones.

Adems de las disyunciones debidas a los estratos o capas, los macizos rocosos, siempre presentan fisuras o fracturas, fallas y juntas; a veces
de poca importancia o por el contrario, de tanta
importancia que dividen y quitan unidad al macizo, propicindole condiciones de anisotropa.
Cualesquiera que sea su origen y dimensiones
las llamaremos con el nombre genrico, clsico,
de litoclasas que us A. Daubre, quien las dividi
en tres grupos, como sigue :
I. Leptoclasas. Poco visibles por su pequeez
e irregulares; que abarcan las Sinclasas, provocadas por tensiones internas como las producidas
por el enfriamiento de las lavas o un suelo arcilloso al secarse.
Piezoclasas, las provocadas
por
origen externo, como compresin.

esfuerzos

de

Se observan en rocas peliticas en general, que

han sido fuertemente comprimidas.
II. Diaclasas, de mayores dimensiones, que se
extienden considerablemente a rumbo, son generalmente provocadas por esfuerzos de tensin o
de compresin debidos a movimientos diastrficos, principalmente en regiones de tectnica y de
deformaciones intensas. Son ms evidentes en las
formaciones de rocas sedimentarias.
III.
Paraclasas o fallas. Tratndose de fracturas importantes, normalmente se presentan dos
sistemas conjugados, constituidos de litoclasas verticales o inclinadas. Estos sistemas pueden se!' paralelos, normales u oblicuos a los caont:!s.Es bueno tambin indicar que las litoclasas tienden a
cerrarse hacia la profundidad.
A fin de tener una visin del conjunto de las
fracturas en un sitio, conviene construir una proyeccin esfrica en la que por coordenadas polares se localizan puntos que representen las normales a los planos. La grfica es circular y est
dividida en los cuatro cuadrantes.
Ver el diagrama correspondiente a la margen
derecha de la Boquilla de Caboraca, Ro de la
Sauceda, Dgo.
Una boquilla podra quedar invalidada si el macizo est muy fracturado, tanto porque la resistencia del conjunto no es adecuada como por la
permeabilidad secundaria que presente. Pero en
muchas ocasiones un buen inyectado d~ consolidacin con perforaciones profundas bien orientadas, puede resolver la situacin y los anclajes.
Por otra parte una buena pantalla impermeabilizante con la debida profundidad, interceptar las

-""'

VOL. II 1973 NUM.

493

CLASIFICACIONGENERAL DE LAS ROCAS

Plutonitas
;(Abisales)
Hipabisales

Rocas Igneas
Vu Ica nitas
Piroclsticos

Depositodos

por

oire

Depositodos

por

el ogua

Depositados

por

el

hielo

II

III

-Rocas

metarrirficas

posibles fugas que provengan del vaso de almacenamiento y evitar problemas mayor~s en la seguridad de la cortina.
En principio, un sitio de cortina no debe quedar sobre una falla muerta y menos an activa.
En el primer caso pueden encontrarse condiciones
muy adversas para la cimentacin de la estructura, que por lo menos la encarecern notablemente. Caso de la Presa Rodriguez en Baja California. Si la falla es activa porque se encuentre
en una zona sismica por inestabilidad isostsica,
dicha estructura. quedara en peligro de ser seriamente daada o quiz destruida en el caso de un
desplazamiento en la falla.
Tambin un can de paredes o laderas fracturadas, puede dar lugar a deslizamientos en ellas
o en excavaciones que se practiquen durante la
construccin. Se recurre entonces a los anclajes.
(Casos de Vaiont en Italia, 262 m, Las Piedras,
en Jalisco y la Benito Jurez en Oaxaca.)
La implantacin de presas en arco de cualquier
tipo, impone que las condiciones del macizo rocoso sean las mejores, especialmente si la regin
es ssmica. Las inyecciones de consolidacin pueden en algunos casos resolver la situacin yen

el caso de las arco-bvedas, apoyarlas sobre "pulvinos".

En las cortinas de gravedad, de contrafuertes,
o Ambursen, adems de la resistencia del macizo,
deber preverse deslizamientos si la orientacin
de las fracturas es desfavorable.
Por todo lo anterior se ve que el estudio detallado del fracturamiento de un macizo es muy
importante y no deben omitirse gastos para dichos
estudios.
En las investigaciones de las propiedades mecnicas de los macizos rocosos, la Geofsica Aplicada, principalmente la Sismica, es un auxiliar
indispensable o complementario.
1.1.7.

Permeabilidad

del macizo.

Independientemente de que la permeabilidad

sea primaria o secundaria, esta propiedad puede
ser continua, es decir, generalizada, como en el
caso de rocas clsticas: ejemplos, las areniscas y
tobas piroclsticas o en un macizo de roca originalmente masiva pero intensamente fragmentada.
O bien puede ser discontinua, es decir, localizada,

VOL. II 1973NUM. 4

495

cuando est gobernada por s\stemas de fracturas

que dividen el macizo; por ejemplo, el caso de
rocas gneas como una andesita. En este tipo
de permeabilidad ocupa un caso muy especial
la de las calizas, que aunque en s pueden ser altamente impermeables, pueden tener un grado
avanzado de carsisidad, presentndose oquedades
y conductos de disolucin a veces rellenos con
arcillas o suelos.
Por otra parte, la roca puede contener agua en
tres condiciones dif~rentes: prcticamente estancada o movindose lentamente, con rgimen laminar o bien con un rgimen turbulento.
La permeabilidad de un macizo depende como
se sabe, de varios factores: de la abertura de los
huecos, poros o fracturas; de la presin del agua
contenida, y del estado de esfuerzos de la roca.
La permeabilidad puede determinarse en especimenes en el laboratorio y tambin in situ, por
medio de pruebas convencionales como las de tipo
Lugeon. Estas pruebas puntuales pueden multiplicarse tanto como sea necesario. Convencionalmente se consideran en general tres rangos de las
rocas de acuerdo con su coeficiente de permeabilidad :

Presa Presidente

Impermeables, menor a 10-7 cm/s.

Semipermeables, entre 10-7 y 10-4 cm/s.
Permeables, mayor a 10-4 cm/s.
Muy frecuentemente debido a la anisotropa de
los macizos rocosos, la permeabilidad cambia segn la direccin en que se la considere; por ejemplo, en el sentido horizontal y vertical"' Independientemente de que la permeabilidad
debe conocerse para evitar fugas del agua almacenada, su conocimiento es necesario para controlarla por medio de inyectado, pantallas y sistemas de drenes, evitando riesgos en la seguridad
de la cortina; por ejemplo, altos valores de la subpresin o esfuerzos no convenientes que puedan
destruir la pantalla cerca de los arranques o apoyos de un arco-bveda, que provoquen la falla
del apoyo.
Las fracturas o fallas muy cerradas, a veces
invisibles por su pequea abertura, pudieran en
ciertas circunstancias ser ms peligrosas que las
litoclasas francas que se pueden ver e inyectar .
Volviendo al caso de las calizas, solamente agregaremos que casi siempre es necesario rellenar
("retacar" en trminos mineros) , oquedades y

Benito

Jurez.

VOL. II 1973 NUM.

497

(M) de Richter y la emprica de Mercalli-WoodNeumann, de intensidades (I), relacionados con

las aceleraciones, segn Cancani. La magnitud
mxima o de alcance mundial, es de 8.5. Las intensidades segn Cancani Ee dividen en 12 grados, con aceleraciones limites mximas que van
de 0.25 cm/s2 a 500 cm/s2, o sea la mitad de la
aceeracin de la gravedad.
En regiones cercanas al epifoco debe tambin
considerarse la componente vertical de la aceleracin. En el diseo de cortinas en Turqua se
toma 0.10 9 en sitios fuera de las zonas epicentrales. En el limite de estas zonas o dentro de
ells 0.15 9 y en sitios muy cercanos al epicentro
se toma 0.20 9 para la aceleracin horizontal y
de 0.70 9 a 0.10 9 para la componente vertical.
El criterio en el "California Water Project",
para estructuras rgidas cimentadas sobre aluviones dentro de los 19 km de la falla de San Andrs :
es horizontal, 0.50 g; vertical, 0.30 g.
Es posible calcular aproximadamente la componente vertical en un punto que interese cercano
aun epifoco, de un macrosismo pasado que puede
repetir, si se conocen las caracteristicas del fenmeno y la profundidad del foco. De esta manera
el que esto expone calcul y propuso para la Presa
de Tepuxtepec, Ro Lerma, Mx., una componente
horizontal y vertical de 0.19 g; para Las Piedras,
Ro San Miguel, Jal., horizontal 0.37 g; vertical,
0.15 g.

Presa Las Piedras.

Obra

de toma.

fracturas e inyectarlas despus. Esto lo tuvimos

que hacer en los desplantes de los monolitos de
concreto de la seccin central de la Presa Internacional de La Amistad.
1.1.8.

Seismicidad local} relacionada

seismicidad regional.

con la

Es costumbre que en el clculo de la estabilidad

de una cortina aunque vaya a construirse en una
regin assmica, considerar un factor de 0.1 g,
pero este factor no tendr prcticamente ningn
valor para una regin ssmica, en la que debe
considerarse y de hecho as se hace, valores mucho mayores, de acuerdo con la magnitud de los
temblores de focos vecinos y ms si el sitio de
presa es cercano a la zona epicentral o a veces
est en ella. El fenmeno ssmico es an ms peligroso para una estructura, si en sus cercanas
hay fallas que puedan por resonancia moverse y
ya se indic que por principio una cortina no
debe construirse sobre fallas activas.

Como se sabe,los temblores se valoran por sus

aceleraciones.Se utilizan la escala de magnitudes
r..'

Se reproduce aqu la carta del Instituto de Geofsica de la U.N.A.M., que acompa al articulo
del que habla, sobre la seismicidad en la Repblica. En ella se han sealado con una ( + ) los
epicentros ms peligrosos, para que se tengan en
cuenta en la implantacin de estructuras de ingeniera cercanas, que debern sujetarse a diseo
dinmico.
A la instrumentacin de obras ya construidas,
es conveniente agregar un acelergrafo.
Para terminar estas breves consideracionessobre seismicidad, conviene indicar que una regla
general de la Geologa Ssmica, es, no construir
estructuras sobre zonas epicentrales, ni sobre fallas activas que por resonancia puedan moverse
a la hora de un macrosismo.
1.1.9.

Materiales de construccin adecuados.

Los agregados ptreos para un concreto de

buena calidad y de alta resistencia, deben ser los
adecuadosy los bancosde prstamo cubicar los volmenes necesarios y encontrarse a distancias
convenientes.Seria innecesario entrar en detalles
sobre la calidad de los mismos; solamentediremos
que deben ser materiales no intemperizables fcilmente ni alterados y de buena roca. Si los bancos son playones de ro, deben tener la menor
contaminacin de arcillas o limos, o en todo caso,
que puedan ser eliminados por el lavado. Deben
estar bien graduados, pero en todo caso las clasi-

011.

1(clo,

.wtl

.9i'odr~9'1J

RECURBOB

498

Presa Abelardo

ficadoras se encargarn de dar los tamaos adecuados de gravas y arenas.

De no haber vegas tendr que escogerse bancos
de roca fija para fabricar los agregados.
En ambos casos no debern contener slice
amorfa porque, reacciona con el cemento o en su
caso proporcionar el cemento adecuado.

1.1.10.

Programas

de exploracin.

Los programas de exploracin de las boquillas

deben desarrollarse en una secuencia lgica, como
sigue :
a) Si se cuenta con pares de fotografias areas
se har una fotointerpretacin' para fijar los rasgos generales de la geologa superficial y posibles bancos de prstamo de materiales.
b) Reconocimiento de campo para ver si la
geologa en general es aceptable y deba proseguirse con el programa de investigaciones y para
comprobar el estudio fotogeolgico. Si procede,
se hace ellevantamiento"geolgico
detallado, basndose en un plano topogrfico a escala, de preferencia '1: 1000. Se reconocen adems los bancos
de prstamo.
En este levantamiento adems de los contactos
de las diferentes formaciones de rocas, se dar
especial inters a la parte tectnica y estructural :

Rodrguez.

HIDRAULICOB

B.C.

sistemas de fracturas, fallas, echados y rumbos

de la estratificacin.
c) Conocida la geologa superficial y la tectnica, ser fcil programar las exploraciones directas a base de perforaciones verticales e inclinadas, con pruebas de permeabilidad. Tambin
tneles y pozos a cielo abierto en las laderas,
para el mejor reconocimiento de la roca y de su
fracturamiento.

Estas obras servirn despuspara los estudios

in situ del comportamiento mecnico del macizo
rocoso.
d) Smultneamente se estudian y cubican los
bancos de prstamo, determinndose las caracteristicas de los diferentes materiales, desde el punto de vista de la Mecnica de Suelos.
e) Conviene indicar que independientemente
del auxilio que la Geofisica Ssmica presta ala
Mecnica de Rocas para la determinacin de las
constantes elsticas del macizo rocoso; tambin
en ciertos casos, la Geofisica Elctrica ayuda a
determinar fracturas y oquedades en formaciones
crs.icas a veces enmascaradas.
I) Los resultados de las exploraciones y su
interpretacin final, darn elementos para resolver qu tipo de cortina es la ms adecuada, aunque generalmente ya se han hecho anteproyectos
de estructuras que se juzga adecuadas, que sirvan
para orientar mejor los trabajos de exploracin.

Huelga decir que para llevarlos a cabo es necesario abrir caminos de acceso provisionales.

VOL. II 197~

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