ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

LA GEOTECNIA EN PRESAS

DOCENTE : MIJAÍL ELIO ROZAS GOMEZ

CURSO : MECÁNICA DE SUELOS
GRUPO 03
INTEGRANTES :
 ARQUE QUISPE LUCIO BLADIMIR
 MAMANI VICENTE ANGIE SHIARLOT
 QUISPE PALOMINO ALDO JIMMI
 ROQUE QUISPE VÍCTOR ELÍAS
 TERRAZAS FERNÁNDEZ RODOLFO BENJAMÍN
 TUTACANO CASTELLANOS JOSÉ MANUEL

CUSCO – PERÚ
2022
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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN......................................................................................................................1

HISTORIA E IMPORTANCIA EN LA INGENIERÍA CIVIL..............................................2

USOS Y APLICACIONES CON LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA EN PRESAS............3

OBRAS IMPORTANTES.........................................................................................................5

CONCLUSIONES FINALES..................................................................................................10

ANEXOS...................................................................................................................................11

BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................12

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INTRODUCCIÓN

El presente trabajo monográfico busca recopilar y sintetizar información respecto a la

aplicación de la geotecnia en presas. La característica principal de este trabajo es
conocer detalladamente a través de ejemplos y de conceptos recopilados mediante
métodos de investigación.

Este trabajo se realizó con el interés de mostrar los procesos, los métodos, las
herramientas y cálculos de la geotecnia que intervienen en la construcción de presas y
llevar este conocimiento de manera pragmática y compacta.

En ingeniería se denomina presa a una barrera fabricada con piedra, concreto o

materiales sueltos que se construye habitualmente en una quebrada o desfiladero sobre
un río o arroyo, con la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior
aprovechamiento en abastecimiento, regadío, industria o para elevar su nivel con el
objetivo de derivarla a canalizaciones de riego.

La geotecnia es la rama de la geología que trata de la aplicación de los principios

geológicos en la investigación de los materiales naturales -como las rocas- que
constituyen la corteza terrestre, por tanto, es imprescindible el uso de esta rama de la
ingeniería para la construcción de presas y todos los procesos previos que requiere para
su correcto proceso.

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HISTORIA E IMPORTANCIA EN LA INGENIERÍA CIVIL

Desde los primeros tiempos, la humanidad ha debido ingeniárselas para abastecerse de

agua para sobrevivir. En su gran mayoría, las poblaciones se establecieron en los valles
de los ríos, próximas a los cursos de agua, para facilitar su aprovisionamiento para
consumo humano y también su captación.

Antes de Coulomb, se hicieron muchos intentos de enfrentar los problemas de la

mecánica de suelos, en lo que podría llamarse el período preclásico; ejemplos de ello se
pueden encontrar fácilmente en la práctica del diseño racional para la construcción de
fundaciones y presas de tierra, basado en criterios técnicos de ingeniería.

El interés en el comportamiento de los suelos y rocas para propósitos de ingeniería se

remonta a la época romana pero los avances más significativos en el análisis parece que
se remontan al siglo XVIII, cuando la necesidad de construir grandes terraplenes
defensivos, llevaron a los primeros trabajos sobre los muros de contención. El informe
de Coulomb, entregado a la Académie Royale des Sciences en 1773, y publicado en
1776, representa uno de los primeros reportes que mostró una comprensión
considerable, entre otras cosas, del comportamiento de los suelos, y cuyos resultados
siguen siendo válidos y en uso (Heyman, 1972). 

La geotecnia en las excavaciones, así como en presas, se inició en 1769 por J.R.
Perronet en Francia. Él ya había investigado perforaciones y pozos de prueba para el
diseño y construcción de presas. En 1776 C.A. Coulomb, también en Francia, publicó
un artículo sobre el análisis de equilibrio límite en mecánica de suelos. Las presas de
terraplén en Gran Bretaña eran diseñadas y construidas con base en el conocimiento
empírico. El reservorio Entwistle, construido en el año 1837, fue la presa más alta del
mundo hasta 1882, inicialmente con 33 m de altura y más tarde elevada a 38 m. 

En la actualidad los Ingenieros Civiles especializados en geotecnia investigan y analizan

el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y
diseñar las bases o cimentaciones para diversas estructuras; tales como presas, puentes,
etc. Todo esto les permite conocer las condiciones bajo las cuales determinados
materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales que
han sufrido. La Geotécnica permite a los ingenieros civiles avanzar en la investigación,
ya que obtienen conocimiento sobre los riesgos que existen para el ser humano, las
propiedades, características, entre otras. Investigan el riesgo para los seres humanos, los
fenómenos ambientales naturales o propiciados por la actividad humana. Su trabajo en
este tiempo es indispensable para cualquier construcción y estructura que compete a la
Ingeniería Civil.

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USOS Y APLICACIONES CON LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA EN PRESAS

Fundamentos de la geotecnia. 

Para entender y aplicar la geotecnia es necesario los siguientes fundamentos los cuales
son:

  Mecánica de suelos
  Mecánica de rocas
  Estudios geotécnicos
  Hidrogeología
  Descripción de macizos rocosos

Aplicaciones de la geotecnia en presas.

 Estabilidad de taludes.
 Mejora de los suelos.
 Alcantarillado de agua
 Edificación de presa, etc.

 Para construir una presa aplicando lo que es la geotecnia tenemos que saber que tipos
de suelos hay y cuáles son los suelos problemáticos:
1. Expansivos: son aquellos suelos arcillosos que contienen bastantes minerales que
experimentan cambios voluminosos al estar húmedos; estos suelos se caracterizan por
tener un comportamiento cíclico de expansión y contracción al estar incrementando y
reduciendo su contenido de agua.
2. Colapsables: son suelos no saturados que experimentan, cuando están sujetos a
saturación, reacomodo de sus partículas y un decrecimiento en su volumen, esto puede
pasar con o sin cargas externas.
3. Dispersivos: son suelos que, en estado fisicoquímico de su fracción arcillosa en
presencia de agua relativamente pura, las partículas individuales de arcilla se de
floculan (material sin fluidez) y se rechazan entre sí.
 4. Licuables: gran variedad de fenómenos que se relacionan con el cambio del estado
sólido al líquido en suelos granulares saturados. Este cambio es acompañado por un
aumento en la presión del poro y disminución en los esfuerzos efectivos, así como la
consecuente reducción de rigidez y resistencia al corte, condiciones que pueden ocurrir
bajo la acción de cargas monotónicas y transitorias, como las originadas por sismos.
5. De alta compresibilidad: Los suelos de alta compresibilidad son aquellos
susceptibles a experimentar grandes deformaciones, al someterlas a cargas mayores a
las que tienen, debidas a su peso propio.

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La geotecnia en el diseño
 Es muy importante, durante la etapa de diseño, tomar en cuenta que al construir la
cortina y llenarse el vaso, el estado de esfuerzos y deformaciones, tanto en la
cimentación de la cortina como en las laderas del vaso, cambian sustancialmente; más
aún, se pueden activar antiguas fallas geológicas y crear un nuevo estado de tectonismo
regional.
En lo que se refiere a las características de los materiales a utilizar, en las cortinas de
tierra será importante descartar aquellos que sean dispersivos, colapsables o susceptibles
a tubificación. Además, para el diseño en ese tipo de cortinas se deberán considerar sus
propiedades mecánicas, como la resistencia al esfuerzo cortante, su compresibilidad y la
permeabilidad de los materiales térreos con los que se construirá el cuerpo de la cortina
y su cimentación. En caso de que la presa se localice en una zona sísmica se deberán
obtener, complementariamente, el módulo cortante dinámico y el amortiguamiento de
estos materiales. En función de las características resultantes de dichos análisis, se
definen los detalles de la cortina (tipo, inclinación de los taludes, espesores y
características de los filtros, granulometrías de las zonas de transición, etcétera), así
como el tipo de tratamiento en la cimentación de la cortina. Las características y
propiedades geotécnicas de la cimentación tienen una influencia definitiva en la
selección del sitio y la orientación del eje de la cortina. Con base en la compresibilidad
y resistencia al esfuerzo cortante de los materiales en la cimentación, se calcularán los
asentamientos esperados de la cortina. La permeabilidad de estos mismos materiales
definirá la cantidad de flujo que podrá pasar a través de la cimentación, así como los
tipos de tratamiento, medidas y alternativas que conviene estudiar para el control o
disminución de dicho flujo.
La geotecnia en la construcción 
La participación del geotecnista durante las diversas etapas de la construcción es
indispensable para verificar: 
a) Que los materiales considerados en el diseño son los que se observan en el sitio al
momento de hacer la excavaciones y limpias.
b) Las inyecciones de lechadas cumplen con la profundidad y los porcentajes
especificados en la mezcla.
c) Los procesos de compactación cumplen en su totalidad con las especificaciones de
espesores de capas, contenido de agua y la energía de compactación suministrada. 
La geotecnia en la operación y mantenimiento 
Durante el primer llenado de la presa, el geotecnista debe estar presente para ayudar a
resolver cualquier eventualidad y tomar decisiones rápidas que eviten daños y fallas en
el comportamiento de la cortina o su cimentación. Se ha comprobado que un alto
porcentaje de los problemas por tubificación se originan durante el primer llenado de las
presas. 

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OBRAS IMPORTANTES

1. Estudio Geotécnico Para El Diseño De La Presa Quillca, Alto Pichigua, Espinar,

Cusco

 Ubicación:

Ubicado en la microcuenca denominada Alcamarina, dentro de la jurisdicción del

distrito de alto pichigua provincia de espinar, departamento de cusco. es un valle de
origen glaciar cuyo aporte lo constituye los acuíferos existentes, así como los aportes en
época de lluvias por parte de las vertientes montañosas empinadas que circundan a la
laguna producto de las precipitaciones y la escorrentía que se genera en los meses de
octubre a abril, meses en los que se considera se incrementa el almacenamiento

Zona de estudio:

 Se ubica en la parte media de la microcuenca que se emplaza en la vertiente cordillera

oriental el relieve es pronunciado a consecuencia de la acción glaciar. Geológicamente
se encuentra sobre rocas volcánicas de la formación Orcopampa todo ello cubierto por
materiales pleistocénicos de poco espesor.

Evaluación hidrológica: está basada en los parámetros de balance hídrico, en la

geotecnia se da a conocer aspectos relacionados con las mecánicas de rocas

  Clasificación del macizo rocoso

   Discontinuidad

   QRD (Designación de calidad de roca)

  RMR (clasificación geomecánica de Bieniawski)

Evaluación ambiental: contempla el balance de impactos positivos y negativos de un

dique de una represa

2. Estudio Geológico Geotécnico De La Presa De Pallallaje, Espinar Cusco

 Ubicación:

Ubicado en pallallaje distrito de coporaque, provincia de espinar, departamento cusco.

La fundación de la Presa Pallallaje se encuentra sobre materiales mayormente no
cohesivos y generalmente saturados en la actualidad por lo que se recomienda verificar
los cálculos teóricos de la licuación de materiales con ensayos de Compresión Triaxial
cíclicos y de igual manera para los materiales impermeables a encontrar efectuar los
ensayos de Dispersión.

Estudios: Corridas geofísicas, tomografías geo eléctricas y sísmicas, perforación

diamantina, calicateo para extracción de muestras y logueo. Sobre las gravas se realizó

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estudios de cono de Peck cuyos valores oscilan entre N45 a N55, que indica una
consistencia densa o muy densa, El coeficiente de permeabilidad a densidad máxima de
los materiales de antera de material de préstamo encontrados y estudiados están en el
orden de 10-5 cm/s. El volumen en estas canteras supera los 430 000m3. Las canteras
para el filtro y agregados se hallan a 11.5 km de la zona de proyecto, en el rio
Huañumayo en el puente Urinsaya, perforaciones diamantinas, líneas de refracción
Sísmica y Tomografías han permitido evaluar la fundación de la presa mayormente en
su base, dejando pendiente la cimentación en los estribos debido a que no se encontró
una cimentación rocosa. Que daría garantía de la unión presa (núcleo impermeable) y
fundación en los estribos.

Área de estudio: pallallaje se emplaza en una zona glaciar que es la principal unidad
morfológica, este valle tiene una sección transversal en U con un ancho promedio de
450 m y tiene una amplitud de 5.400 m 

3. Estudio Geotécnico Para La Construcción De La Presa Huanzo

Ubicación: El área de estudio se localiza en el distrito de Santiago de Lucanamarca,

provincia de Huancasancos, departamento de Ayacucho

Objetivos del estudio: caracterizar los parámetros geotécnicos, análisis de estabilidad

de talud de la presa, infiltración en el cuerpo y lugar de desplante de presa, en los cuales
se realizaron trabajos de exploración geotécnica tales como mapeo geológico local,
prospección geofísica, perforaciones diamantinas, excavación de calicatas, ensayos in
situ de permeabilidad, ensayos de laboratorio y determinar el diseño de la geometría
apropiado para la construcción de la presa.

Geológicamente el área presenta terrenos morrénicos (arenas limosas con bloques y

material aluvial). Geomorfológicamente presenta relieves de pendiente suave a poco
empinados.

Los parámetros geotécnicos del cuerpo de presa corresponden a una clasificación SUCS
arena limosa con gravas (SMGM), su resistencia corresponde a un ángulo de fricción
42. 4º, cohesión 0.36 kg/cm 2 y una permeabilidad promedio de 4.44xE-5 cm/s. Para el
presente caso, el diseño de presa es: 12 m. de altura, 5 m. de coronación, taludes 1V/2H
aguas arriba, 1V/1.8H aguas abajo, con un filtro horizontal de 15 m. Los parámetros
geotécnicos para el lugar de cimentación son: clasificación SUCS arena limosa (SM), la
resistencia corresponde a una cohesión de 0.34 Kg/ cm 2 , ángulo de fricción 33.7° y
una permeabilidad de 7.96E05 cm/s. Se hará un tratamiento con geosintético en la
pantalla aguas arriba y tres líneas de inyecciones de cemento en el pie del talud aguas
arriba.

Objetivos Específicos

 ·         Determinar los parámetros geotécnicos; de la zona de desplante de la presa y

del material de préstamo.

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 ·         Evaluar la estabilidad de los taludes aguas arriba y aguas debajo de la presa,

 ·         mediante el factor de seguridad.
 ·         Evaluar la infiltración de agua del lugar de desplante y cuerpo de presa.

Materiales:

 ·         Brújula.
 ·         GPS.
 ·         Protractor
 ·         Cámara fotográfica digital.
 ·         Winchas.
 ·         Martillo de geólogo.
 ·         Equipos para ensayos de laboratorio de reconocimiento y especiales.
 ·         Equipo para ensayos in situ para determinar la permeabilidad.
 ·         Equipo para la prospección geofísica.
 ·         Equipos para las perforaciones diamantinas.
 ·         Movilidad para trasladar personal y equipos.
 ·         Programas especializados para evaluar el la estabilidad y filtración

Conclusiones:  Se ha obtenido parámetros geotécnicos favorables que condicionan la

construcción de la presa Huanzo, El material que constituirá el cuerpo de presa es arena
Limosa con gravas (SM-GM), peso unitario 19.32m kN/ m3 , cohesión 0.36 Kg/ cm2 ,
ángulo de fricción 42.4° y una permeabilidad de 4.44E-05 cm/s. La cimentación de la
presa se hará en material arena limosa (SM), peso unitario 14.81 kN/ m3 , Cohesión
0.34 Kg/ cm2 , ángulo de fricción 33.7°, capacidad portante 11.30 Kg/cm2 y una
permeabilidad de 7.96E-05 cm/s.

4. Estudio Geológico Geotécnico De La Presa De Tierra   Cotachaca Distrito Crucero –

Carabaya”

Ubicación. -El estudio Geológico Geotécnico para la construcción de la presa de tierra

consiste esencialmente en la caracterización geológica geotécnica y el análisis de los
materiales que constituirán para su construcción, está ubicado en el Departamento de
Puno, Provincia de Carabaya Distrito de Crucero con una variación altitudinal de 4,675
a 4, 680 m.s.n.m.
Con el presente proyecto se pretende atender la necesidad de abastecer agua de riego a
120 familias usuarias del sistema de riego, incorporando 148 hectáreas de terreno bajo
riego y para garantizar la sostenibilidad del proyecto se plantea actividades de
capacitación, los cuales aseguran la eficiencia y eficacia en cada una de las etapas de los
procesos productivos, además permitirá una correcta operación y mantenimiento de la
infraestructura hidráulica. 
La construcción de la presa de tierra Cotachaca permitirá almacenar un volumen total
del embalse de 4.85 MMC, el volumen útil será de 1.80 MMC de agua, el caudal
máximo de descarga por el vertedor es de 2.74 m/s y el caudal máximo de descarga por

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la toma es de 0.136 m/s para un riego de 12 horas, y ser utilizados en épocas de estiaje,
con una adecuada conducción y distribución en la zona requerida. 

Estudios
Para este propósito se realizará siguientes trabajos en la zona de embalse: 
Recopilación de antecedentes del proyecto, información geológica - Información de
parámetros geotécnicos, información de trabajos de campo. interpretación de los
ensayos de laboratorio, información de propiedades físico mecánicos de los suelos,
descripción del perfil estratigráfico y elaboración de planos. 

 Conclusiones

1. Las condiciones geológicas del área de estudio concluyen; en el cuerpo de la presa

presenta afloramientos rocosos del Grupo Copacabana conformado por calizas de color
gris y en la parte superficial compuesto por depósitos cuaternarios coluviales,
fluvioaluviales y bofedales, aguas arriba de la laguna Cotachaca Se observa
afloramientos del Grupo Tarma constituidos por areniscas, limoarcilitas y calizas
micríticas y aguas abajo de la presa se encuentra el Intrusivo Microdiorito compuesto
por cristales de color verduzco con una ligera cloritización, seritización, débil argilitización y
una incipiente epidotización.

2. Los parámetros geotécnicos del área de estudio donde se va ejecutar el cuerpo de la

presa presenta las siguientes valuaciones: En el estribo izquierdo se tiene una
clasificación RMR 36, tipo de roca IV roca mala y para el estribo derecho  se tiene una
clasificación RMR 35, tipo de roca IV roca mala, por lo tanto esta roca será extraída de
todo el área donde se va a ejecutar las  cimentaciones debido a que técnicamente no es
considerable.

3. Mediante la evaluación Geomecánica realizada se ha determinado que toda la

estructura se cimentará en el macizo rocoso a 2,00 m de profundidad debajo del fondo
del eje de presa y la capacidad portante del macizo rocoso de la presa, ha sido calculada,
basándose en el criterio de Mohr-Coulomb.

4. Debido a la existencia de afloramientos rocosos fracturados en ambos estribos que

serán alcanzados por el espejo de agua embalsada, el caudal aproximado de agua que
podría filtrar, ha sido calculado en ± 1,116 m por año en el embalse Cotachaca.

 5. El material impermeable a utilizarse para construir el cuerpo de la presa reúne las
condiciones necesarias de calidad y uso cuyos parámetros físico mecánicos son: tipo de
suelo según clasificación SUCS: SC (arenas arcillosas), Índice de Plasticidad 10.07 con
una Densidad Máxima Seca de 1.92 gr/ cm y será extraída de la   cantera ubicado a
menos de 500 m. aguas arriba margen izquierdo de la presa donde se va ejecutar.

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5. Estudio Geotécnico Para El Diseño De La Presa En La Microcuenca

Huayllumayo – Espinar

La presente investigación denominada estudio geotécnico para el diseño de la presa en

la microcuenca Huayllumayo – Espinar; tiene como objetivo evaluar las características
geológicas y parámetros geotécnicos del terreno donde se emplazará la Presa
Huayllumayo ubicado en el distrito de Coporaque – Espinar – Cusco lo que permitirá
almacenar 3’000 000m3 de agua para una altura de presa de 25 m.

Estudios. -Donde se desarrolló la caracterización geotécnica para la estructura en el eje

de presa, en los cuales se realizaron trabajos de exploración geotécnica tales como
mapeo geológico local, prospección geofísica, perforaciones diamantinas, excavación
de calicatas, ensayos de laboratorio y determinación del diseño de la geometría
apropiado para la construcción de la presa. Geológicamente el área presenta terrenos
conformados por rocas volcánicas y suelos cuaternarios de origen fluvio glaciar, que se
encuentran en forma de terrazas laterales a los ríos, coluvio aluviales y fluviales.

Los parámetros geotécnicos del eje de presa corresponden clasificación SUCS gravas
bien graduadas a gravas limosas arenosas GW a SM, su resistencia corresponde a un
ángulo de fricción 36º, cohesión nula, densidad natural de la matriz 2.0 a 1.50 gr./cm3,
peso específico sólidos 2.50 gr/cm3. Para el presente caso, el diseño de presa es: 25 m
de altura.

Conclusiones del estudio geotécnico

Las características geológicas de la zona de estudio se aprecia que ésta  pertenece a la

cuenca Yura, cuadrángulo Yauri, donde donde se concluye que todo el cuerpo  de la
presa se establecerá en los afloramientos de rocas volcánicas con depósitos aluviales y
coluviales, precisando que el estribo derecho contempla la presencia de roca volcánica
perteneciente al complejo volcánico Cailloma; el estribo izquierdo está cubierta con
material coluvial; mientras que el cauce está cubierto de material cuaternario fluvial,
perteneciendo también al complejo volcánico Cailloma (Np-ca/4); Que son  constituidas
por cristales de cuarzo (translúcido – opaco), vidrio volcánico (colores oscuros),
también presenta plagioclasas alteradas (blanco) y clastos de rocas volcánicas, 
englobadas en una matriz de cenizas y polvo volcánico de coloración beis rosácea,
aclarándose a medida que profundiza. Tiene un aspecto poroso terroso.  Los parámetros
geotécnicos del área de estudio donde se ejecutará el cuerpo de la presa presenta las
siguientes valuaciones por presentar dos formaciones, siendo la primera GW –SW la

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cual presenta diámetros de aproximadamente 0.1 a 2.5 cm; el segundo presenta un RQD
de 60 a 80% clasificada como tipo de Roca III y Roca IV consideradas como roca media
y mala respectivamente considerando la presencia de fenocristales, es así que se
especifica la aplicación de inyección de concreto para lograr la impermeabilidad, con la
finalidad de evitar los riesgos y a su vez optimizar las condiciones de la construcción. 

CONCLUSIONES FINALES

Ahora que hemos visto todo lo anterior podemos decir que la geotecnia es un área de la
Ingeniería Civil que resulta indispensable para la concepción, diseño y operación de las
obras hidráulicas, en este caso las presas. Es importante que como estudiantes de
ingeniería civil tengamos amplio conocimiento del cómo interviene la geotecnia en
presas.

La ingeniería geotécnica permite que los ingenieros se desarrollen como una entidad de
investigación ya que se preguntan sobre los riesgos para las personas, la propiedad, las
características, etc. Investigan los riesgos para los humanos de los fenómenos
ambientales naturales o provocados por el hombre, como deslizamientos de tierra,
hundimiento de la tierra, deslizamientos de tierra y caída de rocas. Por lo tanto, el
trabajo que realizan en este momento es fundamental para cualquier edificio.

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ANEXOS

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BIBLIOGRAFÍA
 
1. Berry, Peter y Reid  D. (1993) Mecánica de Suelos Bogotá, McGraw-Hill. 
2. Bishop (1955) Coeficiente de Seguridad Vol. 2, 132-236 pp. 
3. Braja M. D. (2006) Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. 
4. Barton, N., Lien, R., Lunde J. (1974) Engineering Classification of Roc Masses    
    for the Design of Tunnel Support. Rock Mechanics  Vol. 6, N° 4,189-236 pp.
 
5. Bieniawski  Z.T. (1979) Engineering Rock Mass Classifications  John Wiley &   
   Sons, New York, 251 pp. 
  6. Boletín Nº 84 (1996) Estudio del Cuadrángulo de Limbani Escala 1:100,000   
      editado por el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico - INGEMMET. 
  7. Comité Nacional Español de grandes presas (1999), Madrid España. 
  8. De La Torre N. (1965) Metodología de la Investigación  México, Mc Graw Hill 
  9. Dumbar G. y Newell N. (1946) Geología  del Grupo Tarma. 
  10. Douglas J. (1920) Geología del Grupo Copacabana. 

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