Practica 3 y 4 de Suelos

INDICE

Introducción----------------------------------------------------------------------------2

Ubicación--------------------------------------------------------------------------------3

Definición--------------------------------------------------------------------------------4

Practicas-------------------------------------------------------------------------------17

Conclusio------------------------------------------------------------------------------23

1

INTRODUCCION

En el siguiente reporte resumiré de forma rápida y comprensible temas que explicados en clase, lo reforzamos realizando un recorrido de campo para conocer físicamente los tipos de suelos que existen y el tipo de fenómenos que comprenden. Los temas comprendidos en este reporte son los que se han visto en clase y que tomamos de referencia para orientarnos en las explicaciones que nos dio el Ingeniero Raúl Moreno Cossio; en este caso será la lutita, caliche, conglomerados, etc. Así también describiremos el uso de la carta topográfica y el uso del GPS que son materiales de mucha utilidad para interpretar la topografía del entorno donde nos encontremos.

2

Ubicación

El lugar donde se realizó la práctica fue el seguimiento de la carretera que va hacia la estructura del Puente Chiapas, donde en su trayecto se realizaron varias paradas y donde el Ingeniero Raúl explico los distintos tipos de suelos y sus características de este primer punto, así como también de su ubicación aproximada.

3

Definición

Lutita

La lutita es una roca sedimentaria detrítica o clástica de textura pelítica, variopinta; es decir, integrada por detritos clásticos 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. Si la cantidad de ésta es muy elevada se trata de lutitas bituminosas. Colores gris, gris azulado, blanco y verde son característicos de ambientes de posicionales ligeramente reductores. Coloraciones rojas y amarillas representan ambientes oxidantes. 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.

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.

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. 4

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).

5

A veces, la composición química de la roca proporciona información adicional. Un ejemplo es la lutita negra, que es negra porque contiene abundante materia orgánica (carbono). Cuando se encuentra una roca de este tipo, indica con fuerza que la sedimentación se pro-dujo en un ambiente pobre en oxígeno, como un pantano, donde los materiales orgánicos no se oxidan con facilidad y se descomponen.

Conforme se acumula el limo y la arcilla, tienden a formar capas delgadas, a las que se suele hacer referencia como Láminas. Inicialmente las partículas de las láminas se orientan al azar. Esta disposición desordenada deja un elevado porcentaje de espacio vacío (denominado espacio de poros), que se llena con agua. Sin embargo, esta situación cambia normalmente con el tiempo conforme nuevas capas de sedimento se apilan y compactan el sedimento situado debajo.

Durante esta fase las partículas de arcilla y limo adoptan una alineación más paralela y se amontonan. Esta reordenación de los granos reduce el tamaño de los espacios de poros, expulsando gran parte del agua. Una vez que los granos han sido compactados mediante presión, los diminutos espacios que quedan entre las partículas no permiten la circulación fácil de las soluciones que contienen el material cementante. Por consiguiente, las lutitas suelen describirse como débiles, porque están poco cementadas y, por consiguiente, no bien litificadas.

6

Aunque la lutita es, con mucho, más común que las otras rocas sedimentarias, normalmente no atrae tanto la atención como otros miembros menos abundantes de este grupo. La razón es que la lutita no forma afloramientos tan espectaculares como suelen hacer la arenisca y la caliza. En cambio, la lutita disgrega con facilidad y suele formar una cubierta de suelo que oculta debajo la roca no meteorizada. Esto se pone de manifiesto en el Gran Canon, donde las suaves pendientes de lutitas meteorizadas, pasan casi desapercibidas y están cubiertas por vegetación, en claro contraste con los empinados acantilados producidos por las rocas más duraderas.

Aunque las capas de lutita no pueden formar acan-tilados escarpados y afloramientos destacables, algunos depósitos tienen valor económico. Algunas lutitas se extraen para obtener materia prima para la cerámica, la fabricación de ladrillos, azulejos y porcelana china. Además, mezclados con la caliza, se utilizan para fabricar el cemento portland. En el futuro, un tipo de lutita, denominada lutita bituminosa, puede convertirse en un recurso energético valioso.

7

Conglomerados

En geología, un conglomerado o rudita es una roca sedimentaria de tipo detrítico formada mayoritariamente por clastos redondeados tamaño grava o mayor (>2 mm). Dichos clastos pueden corresponder a cualquier tipo de roca. Un tipo de roca similar son las brechas pero estas se distinguen de los conglomerados por estar compuestas de clastos angulosos. Los conglomerados componen menos del 1% de las rocas sedimentarias del mundo en cuanto refiere su peso. Los conglomerados se pueden esencialmente subdividir en dos tipos; los con un alto grado de escogimiento, de una litología (tipo de roca) limitada y con poca matriz y los conglomerados con poco escogimiento, más heterogéneos en cuanto a su litología y abundante matriz. El primer tipo se origina de la deposición en cursos de agua mientras que el segundo tipo se origina de movimientos de masa. Los conglomerados originados a partir de till se denominan tillita. Es posible distinguir entre una pudinga (un conglomerado de guijarros) y un conglomerado osífero (formado por fragmentos de huesos fosilizados). Durante el curso de los ríos se producen clasificaciones de tamaño de los clastos, al ser diferente la energía cinética que se necesita para trasladar fragmentos igualmente diferentes; de esta forma se distingue la formación de los siguientes conglomerados: - Brechas Las brechas son conglomerados que se forman en los tramos altos de los ríos a base de cantos grandes y angulosos, los cuales no se han visto sometidos al desgaste producido por un 8

transporte prolongado. De estructura similar pero de origen diferente son las denominadas brechas de escollera; estas se forman al pie de los acantilados por la acción del oleaje. Se distinguen muchas variedades de brechas: calcáreas, osíferos, etc. - Pudingas Las pudingas son conglomerados formados por cantos redondeados, resultado de la acumulación de fragmentos que han sido sometidos a la erosión durante un transporte prolongado. Las variaciones en las corrientes fluviales provocan que las pudingas se hallen frecuentemente interés tarificados con areniscas. - Tillitas Las tillitas son conglomerados formados por fragmentos que han sido transportados por los glaciares. Se caracteriza por presentar clastos de tamaños muy diferentes, debido a que no ha existido la típica clasificación del transporte por corrientes fluviales.

9

Caliche

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 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. En el norte de Chile y en Perú «caliche» se refiere a depósitos de sales de nitrato en el desierto de Atacama. Caliche también puede referirse a depósitos arcillosos en Chile, Perú, Colombia y México. Además, se ha usado para describir algunas formas de bauxita, calcedonia, caolinita, cuarcita, laterita, nitratina y ópalo.

10

Métodos para Estabilizar Taludes

Tan pronto se comprueba que hay un riesgo de inestabilidad en un determinado talud, se debe buscar la mejor solución y considerar aspectos de costo, naturaleza de las obras afectadas (tanto en la cresta como al pie del talud), tiempo estimado en el que se puede presentar el problema, disponibilidad de los materiales de construcción, etc.

Existen tres grandes grupos de soluciones para lograr la estabilidad de un talud:

• Aumentar la resistencia del suelo: son las soluciones que aplican drenaje en el suelo para bajar el nivel freático o la inyección de substancias que aumenten la resistencia del suelo, tales como el cemento u otro conglomerante • Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud: soluciones tales como el cambio de la geometría del talud mediante el corte parcial o total de éste a un ángulo menor o la remoción de la cresta para reducir su altura.

• Aumentar los esfuerzos de confinamiento (σ3) del talud: se puede lograr la estabilización de un talud mediante obras, como los muros de gravedad, las pantallas atirantadas o las bermas hechas del mismo suelo.

11

En la siguiente sección se discutirán diversas soluciones.

- Cambio de la geometría

El cambio de la geometría de un determinado talud puede realizarse mediante soluciones tales como la disminución de la pendiente a un ángulo menor, la reducción de la altura (especialmente en suelos con comportamiento cohesivo) y la colocación de material en la base o pie del talud (construcción de una berma); en esta última solución es común usar material de las partes superiores del talud.

La consecuencia directa de realizar un cambio favorable en la geometría de un talud es disminuir los esfuerzos que causan la inestabilidad y, en el caso de la implantación de una berma, el aumento de la fuerza resistente. Es importante destacar que la construcción de una berma al pie de un talud debe tomar en cuenta la posibilidad de causar inestabilidad en los taludes que se encuentren debajo, además, se deben tomar las previsiones para drenar el agua que pueda almacenarse dentro de la berma, ya que es probable que pueda haber un aumento de la presión de los poros en los sectores inferiores de la superficie de falla, lo que acrecienta la inestabilidad.

12

Drenaje

La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayoría de las pendientes de suelo o de roca con mediano a alto grado de meteorización. Por lo tanto, se han establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos (figura 3.22). A continuación se exponen los tipos de drenaje más usados para estabilizar taludes:

• Drenajes sub-horizontales: son métodos efectivos para mejorar la estabilidad de taludes inestables o fallados. Consiste en tubos de 5 cm o más de diámetro, perforados y cubiertos por un filtro que impide su taponamiento por arrastre de finos. Se instalan con una pequeña pendiente hacia el pie del talud, penetran la zona freática y permiten el flujo por gravedad del agua almacenada por encima de la superficie de falla. El espaciamiento de estos drenajes depende del material que se esté tratando de drenar y puede variar desde tres a ocho metros en el caso de arcillas y limos, hasta más de 15 metros en los casos de arenas más permeables. • Drenajes verticales: se utilizan cuando existe un estrato impermeable que contiene agua emperchada por encima de un material más permeable con drenaje libre y con una presión hidrostática menor. Los drenajes se instalan de manera que atraviesen completamente el estrato impermeable y conduzcan el agua mediante gravedad, por dentro de ellos, hasta el estrato más permeable, lo que aliviará el exceso de presión de los poros a través de su estructura.

• Drenajes transversales o interceptores: se colocan en la superficie del talud para proporcionar una salida al agua que pueda infiltrarse en la estructura del talud o que pueda producir erosión en sus diferentes niveles. Las zonas en las que es común ubicar estos drenajes son la cresta del talud para evitar el paso hacia su estructura (grietas de tensión), el pie del talud para recolectar aguas provenientes de otros drenajes y a diferentes alturas del mismo

13

• Drenajes de contrafuerte: consiste en la apertura de zanjas verticales de 30 a 60 cm de ancho en la dirección de la pendiente del talud para rellenarlas con material granular altamente permeable y con un alto ángulo de fricción (> 35°). La profundidad alcanzada deberá ser mayor que la profundidad a la que se encuentra la superficie de falla para lograr el aumento de la resistencia del suelo no solo debido al aumento de los esfuerzos efectivos gracias al drenaje del agua que los reducía, sino también al aumento del material de alta resistencia incluido dentro de las zanjas.

Esta solución puede ser útil y de bajo costo en el caso de taludes hechos con materiales de baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgánica en descomposición que tengan entre tres y ocho metros de altura y superficies de falla que no pasen de los cuatro metros.

14

Soluciones estructurales

Este tipo de soluciones generalmente se usa cuando hay limitaciones de espacio o cuando resulta imposible contener un deslizamiento con los métodos discutidos anteriormente. El objetivo principal de las estructuras de retención es incrementar las fuerzas resistentes de forma activa (peso propio de la estructura, inclusión de tirantes, etc.) y de forma pasiva al oponer resistencia ante el movimiento de la masa de suelo.

Entre las soluciones estructurales más usadas se encuentran las siguientes:

• Muros de gravedad y en cantiléver: la estabilidad de un muro de gravedad (figura 3.13 a y b) se debe a su peso propio y a la resistencia pasiva que se genera en la parte frontal del mismo. Las soluciones de este tipo son antieconómicas porque el material de construcción se usa solamente por su peso muerto, en cambio los muros en cantiléver (figura 3.13 c), hechos de concreto armado, son más económicos porque son del mismo material del relleno, el que aporta la mayor parte del peso muerto requerido.

15

Se debe tener en cuenta que al poner una estructura con un material de muy baja permeabilidad, como el concreto, al frente de un talud de suelo que almacene agua en su estructura, es muy probable que aumente la presión hidrostática en la parte posterior del muro. Para evitar este problema se debe colocar drenajes sub-horizontales a diferentes alturas del muro con el objetivo de disipar el exceso de presión. Un tipo de muro de gravedad que ayuda en este aspecto, es el muro de gavión que al no tener ningún agente cohesionante más que la malla que une los gaviones, permite el paso de agua a través de los mismos. Estos muros además de ser comparativamente económicos, tienen la ventaja de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia.

• Pantallas: consisten de una malla metálica sobre la cual se proyecta concreto (shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es común “atirantar” esta corteza de concreto armado mediante anclajes que atraviesan completamente la superficie de falla para posteriormente ser tensados y ejercer un empuje activo en dirección opuesta al movimiento de la masa de suelo. La figura 3.15 muestra el corte típico de una pantalla atirantada.

16

Practica

Durante nuestro recorrido se realizaron varias paradas, una de ellas se hizo cuando se vio una sección de carretera en la que podíamos apreciar las capas que la conforman como son la lutita y la caliza, cuya estructura muestra que estos dos materiales se encuentran intercalados y donde se pueden diferenciar por la textura y color de ambos materiales.

Además de observar las lutitas y calizas pudimos observar fallas que existen en la sección, pero no dan problema, ya que dichas fallas están inactivas y presentan una discontinuidad de capas.

17

En la siguiente parada se pueden observar los mismos materiales de lutita y caliza, pero ahora notamos que las condiciones externas como lo es el intemperismo han cambiado la naturaleza del color de las rocas y ahora como se puede ver en la imagen de la izquierda logramos ver este fenómeno.

Al observar detalladamente la imagen de arriba podemos apreciar y distinguir con claridad las capas que conforman el corte del cerro, estas son por escalón y se hace para evitar problemas con los derrumbes, mencionando que en la imagen se puede observar que en este corte se colocó un muro de gavión con mallas tipo gallinero de acero para soportar pequeños derrumbes posibles.

18

La siguiente parada nos demuestra con más claridad que el intemperismo se hace más claro, produciendo una coloración bastante oscura.

Después nos detuvimos pasando el puente Chiapas, donde el ingeniero nos explicó lo de Conglomerados cuyos componentes son la graba o gravilla y la matriz la arena o arcillosa.

Para obtener un mejor panorama y una mejor explicación sobre los tipos de suelos que existen en la región usamos unos planos o también la llamada carta topográfica donde estos planos explican la clase de material que existe en determinadas partes lugares. Los planos que el Ingeniero Raúl llevo a la práctica fue de gran utilidad para que él nos explicara más a detalle cómo está la orografía donde estamos parados, explicando detalladamente y de manera rápida características el tipo de material la ubicación donde nos encontrábamos.

19

Además se apoyó con una foto para obtener una ubicación más exacta. Así como también de un GPS para obtener resultados más exactos en cuanto a ubicación.

20

Después procedimos a seguir a ir a otro punto de ubicación para realizar la otra práctica, esta se realizó por la carretera que lleva a Jiquipilas y Cintalapa.

En esta parada el profesor explico que debido a que el lugar no cuenta con capas, el corte que se realiza puede tener deslaves, además de que cuenta con cavernas que hace más frágil retener el material, pudiendo dejar caer material a la carretera. Para solucionar este problema se realizó muros para cubrir cavernas, además de que se protege colocando lechada de cemento a presión y también colocando malla tipo gallinero para mejorar la seguridad del corte.

21

22

CONCLUSION

Cada salida a campo es de suma importancia ya que así podemos conocer físicamente lo que vemos en cada clase, además de que vamos conociendo lo que tenemos que realizar en campo a la hora trabajar con cortes de cerros para carreteras y poder observar las fallas, lutita, caliza, conglomerados. Además que podemos recalcar que se nos mencionaron soluciones factibles que existen para algunos casos que suceden en carreteras y que sin duda alguna las salidas al campo son de lo mejor para reforzar nuestra enseñanza.

23