Practica 1-2

Objetivo

El objetivo de la práctica es la de salir al campo y así conocer los materiales que predominan en el suelo de nuestro estado, para que en un futuro cercano sepamos qué hacer en el campo cuando tengamos un problema de planeación de algún proyecto o cimentación.

Además de conocer cómo se comportan los materiales o suelos en el campo, y así poder conocerlos mejor como son y cómo se comportan, además de aprender a trabajar con ellos en una obra o construcción en algún futuro.

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INTRODUCCIÓN.

En este documento hablaremos sobre la práctica realizada el día sábado 13 de septiembre del 2014 y también hablaremos de los materiales que vimos en esta que fueron principalmente la lutita y el caliche. También se explicaran algunas características, físicas y mecánicas así como un breve análisis sobre el comportamiento de cada uno de ellos, así como composición estructural, su litología y las reacciones que tiene con relaciones con el medio ambiente y a su vez otros materiales que se presenten. En la visita que hicimos, se podrá observar los diferentes tipos de casos en que pueden presentar ante la naturaleza, también así el uso de estos materiales en la rama de la ingeniería. La práctica consto en ir al boulevard de los castillos aproximadamente a 100m de la UVM, en este lugar conocimos sobre las lutitas. Posteriormente nos transportamos al libramiento norte, aproximadamente a unos 200m de la clínica n° 23 y aquí vimos sobre el caliche y su comportamiento.

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Marco teórico. Lutita. La lutita es una roca sedimentaria compuesta por partículas del tamaño de la arcilla y del limo. Estas rocas detríticas de grano fino constituyen más de la mitad de todas las rocas sedimentarias. Las partículas de estas rocas son tan pequeñas que no pueden identificarse con facilidad sin grandes aumentos y por esta razón, resulta más difícil estudiar y analizar las lutitas que la mayoría de las otras rocas sedimentarias. Términos en español e inglés: MUDROCK y MUDSTONE (equivalente a Lutita), Mudrock (término general), Mudstone (lutita sin fisibilidad o laminación), SHALE: (lutita con fisibilidad), SILTSTONE(-Mudstone)–CLAYSTONE ≈limolita – arcillita, SLATE: roca metamórfica o lutita con esquistosidad.

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Se denominan limolitas y argilitas según si la medida de las partículas es, respectivamente, superior o inferior a 1/256 mm; cuando no son coherentes reciben los nombres de limos y arcillas. Las lutitas que contienden alrededor del 50% de carbonato de calcio (del 35% al 65% ) se denominan margas y suelen ser de colores azulados. Las diminutas partículas de la lutita indican que se produjo un depósito como consecuencia de la sedimentación gradual de corrientes no turbulentas relativamente tranquilas. Entre esos ambientes se cuentan los lagos, las llanuras de inundación de ríos, lagunas y zonas de las cuencas oceánicas profundas. Incluso en esos ambientes "tranquilos" suele haber suficiente turbulencia como para mantener suspendidas casi indefinidamente las partículas de tamaño arcilloso. Las lutitas difieren de areniscas y conglomerados en particular en su granulometría más fina. Debido a su tamaño de las partículas finas, el tamaño de grano de lutitas no se puede determinar por los métodos de cribado. El tamaño de partículas de las lutitas que pueden ser desglosados. También, algunas lutitas están firmemente cimentadas que no pueden ser desglosados en partículas individuales, lo que hace imposible determinar el tamaño exacto. El tamaño de grano y la clasificación de los sedimentos fangosos y rocas sedimentarias son muy variables. Datos de Picard (1971) sugieren que los modernos lodos contienen en promedio alrededor del 45 por ciento de limo, el 40 por ciento de arcilla, y el 15 por ciento de arena. El tamaño de grano es uno de los principales parámetros utilizados en la clasificación de estas rocas.

La Fisilidad se define como la propiedad que poseen algunas rocas de dividirse fácilmente en capas finas a lo largo de poco espaciados, más o menos planas, y aproximadamente paralelas a las superficies (Bates y Jackson, 1980). 4

Caliche El caliche (de cal) es un depósito calcáreo que se manifiesta en regiones áridas. El calor que incide en la superficie provoca la evaporación del agua que asciende por capilaridad. Tras la evaporación, el carbonato cálcico que contiene el agua queda depositado sobre la superficie en forma de costras de carbonato.

El caliche es un depósito endurecido de carbonato de calcio. Éste se sedimenta con otros materiales, como arena, arcilla, grava y limo. Se puede encontrar caliche en todo el mundo, generalmente en regiones áridas o semiáridas como en Australia central y occidental, el desierto de 5

Kalahari, el desierto de Sonora, desierto de Atacama y la altiplanicie de las Grandes Llanuras de Estados Unidos.

El término español «caliche» proviene del latín calx: cal. En inglés se lo conoce como caliche, hardpan, calcrete o duricrust. En la India se le llama kankar. Capa dura, rica en carbonato de calcio, que se forma en los suelos de las regiones áridas. Los llamados caliches salitreros de Tarapacá y Antofagasta (Chile) son ricos en sulfatos, cloruros, nitratos y yodatos.

El caliche es un tipo de suelo que contiene ciertos compuestos químicos. Existe en zonas con índices elevados de evaporación, casi siempre en regiones desérticas. La evaporación del agua subsuperficial hace que se deposite productos químicos en las capas superiores del suelo. Algunos suelos de caliche son muy duros, como la piedra caliza blanda. Otros caliches son más variables y solo moderadamente duros. En algunas zonas en la que el caliche es duro, resulta difícil excavar.

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Practica de campo. Primera estación: lutita. La parada o punto 1 en la cual vimos cómo era la estructura de la lutita se llevó a cabo a aproximadamente 100 metros de la Universidad del Valle de México, en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.

* El punto rojo, es la ubicación de la entrada de la primer parada; el punto en azul es la UVM.

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Reporte: La lutita es una roca sedimentaria detrítica o elástica de textura pelitica, variopinta; es decir, integrada por detritos elásticos constituidos por partículas de los tamaños de la arcilla y del limo. En las lutitas negras el color se debe a existencia de materia orgánica. Las lutitas son porosas y a pesar de esto son impermeables, porque sus poros son muy pequeños y no están bien comunicados entre ellos. Pueden ser rocas madre de petróleo y de gas natural. Por metamorfismo se convierten en pizarras o en filitas. Su diagénesis corresponde a procesos de compactación y deshidratación.

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En la práctica que hicimos al sur de la ciudad, encontramos este material la lutita está la pudimos observar en un corte vertical, la adherencia del material puede hacer que el material resista. Lo que pudimos observar es que el único daño que tiene es por la resequedad del material.

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El material tiene un corte vertical que permite mantener un muro en la parte superior sin ningún problema también se observó vegetación, en las paredes laterales. Si la lutita está bien compactada se puede Construir como en la siguiente figuras se Muestra. Se realizó una construcción a orillas del cerro abusando de la compacidad del material. Por la forma en la que está la lutita, es muy difícil que se derrumbe; sin embargo, la exposición al sol, el agua y el aire provocan que sufra de erosión y tenga desgastes, cuarteos.

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La inestabilidad de las lutitas poder ser a causa de: PROBLEMAS MECÁNICOS: • Esfuerzo de suelos • Presión de los poros • Anisotropía • Fracturas • Invasión de filtrado PROBLEMAS OUIMICOS • Interacciones químicas entre los minerales de la lutita y el filtrado del lodo.

Las lutitas son rocas sedimentarias de grano fino formadas por la consolidación de arcilla, limo o lodo, y se caracterizan por poseer una estructura laminar. Las lutitas están constitu1das principalmente por minerales de arcilla, en una proporción que puede variar entre 15% y 100% de minerales accesorios como: el cuarzo, los 1Ocarbonatos y los feldespatos. De esto se deduce que las lutitas cumplen una amplio rango de composiciones y pueden tener propiedades mecánicas, petrofísicas y físico-químicas muy diferentes, dependiendo de dicha composición (Sánchez, 1999).

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Las lutitas se caracterizan por poseer una baja permeabilidad y una alta sensibilidad al agua. Los pequeños radios de poro y la retención de agua por parte de las arcillas explican por qué las lutitas se consideran frecuentemente impermeables. La permeabilidad de las lutitas se encuentra por lo general en el orden de los nanodarcies (10-9 D). El tamaño promedio de poro de las lutitas oscila entre 1 y 1O nm. Como consecuencia, los mecanismos de transporte, tanto hacia adentro como hacia fuera de la formación, son muy lentos. La porosidad total de las lutitas disminuye con la compactación (profundidad), al igual que sucede con otras rocas.

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CLASIFICACIÓN DE LAS LUTITAS:

Las lutitas se pueden clasificar de distintas maneras: a) según su comportamiento durante la perforación (Walker, 1998), b) según el grado de compactación (O' Brien y Chenevert, 1973), c) según su textura (Mondshine,1966). a) Según su comportamiento durante la perforación las lutitas se clasifican en

cuatro grandes grupos: • Lutitas dispersables: son arcillas que se hidratan y se dispersan en presencia

de fluidos de peoración base agua, incrementando el peso y modificando las propiedades reológicas del fluido y creando cavernas (watshout) en el pozo. 11. • Lutitas hinchables: son arcillas hidratadas y débilmente consolidadas.

Durante la perforación estas lutitas disminuyen el diámetro del hoyo (colapso) y se adhieren a la mecha y/o sarta, lo cual puede conducir al atascamiento de la sarta. Adicionalmente, los recortes de estas lutitas se mezclan en el lodo, aumentando su viscosidad y creando toda clase de fenómenos de pega. Lutitas dispersibles: son lutitas moderadamente hidratables, que presentan un comportamiento dúctil. Durante la perforación los fragmentos se desprenden fácilmente del hoyo, pero no se hinchan ni se dispersan, permaneciendo intactos hasta llegar a la suprficie. En ciertas secciones se pueden acumular produciendo altos torques y arrastres. • Lutitas frágiles: durante la perforación el comportamiento de estas lutitas es

tal que se produce desmoronamiento progresivo de las paredes del pozo. Sin 13

embargo;- estos desmoronamientos se presentan con ciertos retrasos que a largo plazo pueden originar grandes cavernas (washout) en el pozo. b) Según el grado de compactación las lutitas se clasifican en cinco tipos: • Lutitas reactivas: por lo general se encuentran a bajas profundidades (1500

m ó 4500 pie) por ello su falta de compactación y alto contenido de agua. Estas lutitas se caracterizan por poseer porosidades de 60%, densidades moderadas y son altamente reactivas al agua. Estas constituidas en su mayoría por esmectita (entre 20 y 40%) y agua. • Formaciones sub-compactadas: son por lo general de origen reciente, pero

pueden encontrarse en algunas ocasiones a profundidades de 8000 12m (26000pie). Son de comportamiento plástico y se caracterizan por poseer altos contenidos de agua. · Formaciones compactadas: bajo la acción combinada de la temperatura y la

presión, el espacio interlaminar de las esmectitas tiende a disminuir y a formar enlaces más fuertes. Los cationes que poseen cierta movilidad relativa, como el sodio, son removidos de la estructura por otros cationes, como el calcio y el potasio. Asociado a este · intercambio iónico, se produce una disminución de la porosidad, el contenido de agua, el área superficial y la reactividad, así como un aumento de la densidad. Aunque son menos reactivas, estas formaciones producen problemas que dependen del tiempo. • Formaciones sobre-compactadas: debido a los movimientos téctonicos o a la

erosión de los sedimentos superiores, estas formaciones ascendieron a la superficie, como consecuencia su contenido de agua es muy bajo a lo esperado a esas condiciones de esfuerzos, lo que favorecerá una rápida hidratación.

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• Formaciones sobre-presurizadas o topes de yacimientos: estas lutitas se

caracterizan por contener compuestos orgánicos (petróleo o gas) y agua de poro. e) Según el grado de textura las lutitas se clasifican en cinco grupos diferentes: • Lutitas suaves: constituidas por montmorillonita e ilita, con porcentajes de

agua en el rango de 25 -70 % y una densidad entre 1,2-1,5 g/cm3 •

Lutitas firmes: constituidas por ilita, capas mixtas y montmorillonita, con porcentajes de agua entre 15-25% y densidades entre 1,5 y 2,2 g/cm3

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Lutitas firme-dura: tienen el mismo contenido de arcilla que las lutitas firmes, con la diferencia del porcentaje de agua (2-5%) y de densidad (2,3-2,7 g/cm3)

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Lutitas duras: presentan alta cantidades de ilita con trazos de montmorillonita. EL porcentaje de agua oscila entre 3-10% con densidades entre 2,2 y 2,5 g/cm3

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Lutitas frágiles: están constituidas por ilita, caolinita y clorita, con porcentajes de agua entre 2 y 5% y densidades entre 2,5 y 2,7 g/cm3

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Segunda estación: caliche. Ubicación.

*El punto rojo indica el lugar de la segunda parada de la práctica, esta frente al auto-hotel álamos, sobre el libramiento norte.

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Caliche. La roca caliza sufre un proceso de carbonatación exclusivo de este tipo de rocas. Cuando el agua pura que se evapora vuelve a pasar al estado líquido, es pura, no trae cales pero por efectos de la contaminación, smog, monóxido de carbono, estos elementos se unen y forma el dióxido de carbono; cuando este cae en las rocas calizas estas efervescente. Este proceso, al cabo de miles o millones de años, entra en una fractura y, a medida que se interna en la roca, va ampliando. El agua se aloja en las fracturas y echa a perder las rocas, una roca dura se convierte en suave; es así como se forma el caliche.

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Como vemos en la imagen, en esta la 1er practica podemos observar la dureza del material en el cual según vemos la dinámica del mismos se pueden hacer cortes inclinados o verticales y el material resistirá a los embates del clima. Este material también es muy apto para la construcción ya que su rigidez es buena y su adherencia también. El caliche puede contener boleos, que son pedazos de roca muy grandes rebasando las 6" de diámetro. Así como grava y gravilla, según la demolición de la roca y el material que actúe como conglomerado. El color de la caliza en blancuzco y, al igual que la lutita, cambia de color según el mineral o material que la contamine. Por ejemplo, el caliche es amarillento

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Este banco se encuentra en forma masiva, ya que no tiene una estructura definida. Está petrificada y posee un grado de compacidad alto. Todo material al estar al intemperie sufre alteraciones y el caliche también lo sufre .

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Conclusión.

En conclusión podemos decir que Esta práctica fue de gran importancia, ya que relacionamos todo lo aprendido en la materia de comportamiento de suelos con la vida real, sobre las lutitas y las calizas; vimos las características de cada uno de estos dos tipos de suelos, como los podemos encontrar en la vida real, y tuvimos ese contacto con el material para poder conocerlo más a fondo. Ya que como sabemos es de gran importancia para la ingeniería civil, saber cuáles son los diferentes tipos de suelos, cual es su comportamiento, su forma, su estructura, etc.

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