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División de Ingenierías Civil y GeomáticaGeomática.

GEOLOGIAGEOLOGIA .

TEMA 8 Aplicaciones de la Geología a la

Ingeniería Civil.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil

OBJETIVO.

El alumno relacionara los conocimientosadquiridos, con el entorno geológico aescala nacional, regional y local. Se

li l i t t ió d trealizara la interpretación de cartas(topográficas, geológicas, geotécnicas,etc ) fundamentales para trabajos deetc.) fundamentales para trabajos deconstrucción tales como superficiales,subterráneas y cimentacionessubterráneas y cimentaciones.


ÍNDICE

1) CARTAS GEOLÓGICAS

2) GEOLOGÍA DE LA REPÚBLICA MEXICANA2) GEOLOGÍA DE LA REPÚBLICA MEXICANA

3) ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CUENCA DE MÉXICODE MÉXICO

4) FUNDAMENTOS DE GEOLOGÍA AMBIENTAL RELACIONADOS CON LA INGENIERÍA CIVIL

5) OBRAS SUPERFICIALES, SUBTERRÁNEAS Y CIMENTACIONES


1) CARTAS GEOLÓGICAS

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Cartas Geológicas

ANTECEDENTES

Desde épocas remotas, el hombre para comunicarj t l l d d h bí ida sus semejantes el lugar en donde había comida,

agua, animales de caza u otras cosas interesanteso útiles, dibujaba en la tierra por medio desímbolos, la forma de llegar y regresar de dicholugar sin perderse. Para hacer más duraderos susdibujos los hacía en las paredes de sus cuevasdibujos, los hacía en las paredes de sus cuevaspor medio de pinturas y posteriormente en tablillasde arcilla y en papel.


Estas descripciones gráficas fueron llamadosmapas y tomaron importancia por sus usosagrícolas para planeación demográfica recursosagrícolas, para planeación demográfica, recursoseconómicos y fines militares.

Actualmente se conoce prácticamente toda lasuperficie del planeta, con más o menos detalle,debido a los avances en el diseño de mapas y a lautilización de la fotografía tomada desde avionesy satélites; sin embargo, el uso directo deaerofotos no es práctico, y se procesan éstas paraobtener mapas más claros y comprensibles, enlos cuales por medio de signos convencionales serepresentan las principales características delterreno.


DATOS QUE CONTIENE UNACARTA GEOLÓGICA

El mapa o carta se identifica por un nombre y unnúmero clave. El nombre se deriva de lareferencia más importante q e está dentro de la

CARTA GEOLÓGICA

referencia más importante que está dentro de lacarta y puede ser una ciudad, un pueblo, un lagoo una montaña notable

La República Mexicana está dividida en 21cuadros que miden cuatro grados de latitud, porq g , pseis de longitud cada uno y que son identificadospor las letras D, E, F, E, H, e I en latitud, y por losnúmeros 11 a 16 en longitud.números 11 a 16 en longitud.


En las cartas se encuentran identificados losEn las cartas se encuentran identificados losaccidentes de terreno con curvas de nivel en lascuales se indica a que altura se encuentran sobrel i l d l í í tel nivel del mar, así como ríos, arroyos, puentes,

carreteras, caminos vecinales, brechas, ciudades,pueblos, rancherías, minas, lagos, golfos,océanos, aeropuertos, pistas aéreas, panteones,etc. etc.


Los mapas o Cartas Topográficas se producen enESCALAS

diferentes escalas, que van desde uno a cincomillones (1:5,000,000), hasta uno a cincuenta mil(1:50,000). Las más útiles son las de 1:50,000, por(1:50,000). Las más útiles son las de 1:50,000, porser las que muestran detalles más pequeños.

En esta escala, las características del terreno serepresentan en el mapa, reducidas cincuenta milveces representando cincuenta mil unidadesveces representando cincuenta mil unidadesiguales sobre el terrero; por ejemplo, si un objetorepresentado en el mapa mide un centímetro, enla realidad medirá 500 mtsla realidad medirá 500 mts.


Las cartas geológicas tienen el propósito de haceruna cartografía geológica detallada del territorio enestudioestudio.

Las cartas geológicas contienen como informaciónprincipal las siguientes características:

• Infraestructuracarreteraspobladoslíneas férreaslíneas férreaslíneas de electrificaciónentre otras.


• Litologíatipos de rocaformacionesformacionesfaciesintrusivosetcetc.

• Estructural• Estructuralfallasfracturasfl jflujoscabalgadurasejesj


• Muestreopetrográficopaleontológicopaleontológicoradiométricoentre otros tipos.

• Yacimientos Mineralesmetálicosmetálicosno metálicos (minas y alteraciones)

• Secciones geológicas representativas.

• Columna estratigráfica.g


COMO LEER UNA CARTA GEOLOGICA.

Lo primero que hay que hacer al tratar de leeruna carta es Orientarla.La carta se encuentra cuadriculada porLa carta se encuentra cuadriculada por

coordenadas verticales y horizontales, lasverticales pertenecen a los meridianos (líneas denorte a sur) y las horizontales a los paralelos) y p(líneas de este a oeste) y cada uno se encuentra aun grado de distancia.La parte superior o encabezado de la carta

d l t d d l l bcorresponde al norte, recordando que el globoterráqueo está dividido en 360 grados, comocualquier circulo. Entre uno y otro existendivisiones A estas divisiones se les llamadivisiones. A estas divisiones se les llamaminutos y son 60.

Para orientar una carta sobre una superficie


Para orientar una carta, sobre una superficieplana, colocando la brújula sobre uno de losmeridianos, se procura que el pelo de la brújulasiga la misma dirección del meridiano enseguidasiga la misma dirección del meridiano, enseguidase gira la carta suavemente hasta que la aguja dela brújula corresponda a la línea negra de la tapafija de la misma y por consiguiente también estaráfija de la misma y por consiguiente también estaráalineada con el meridiano. Conseguido esto, lacarta está orientadaSi d b d d l idiSiempre se debe de recordar que los meridianos

apuntan hacia el norte astronómico y que el nortemagnético en el que apunta la brújula se

t 15 d l d h d lencuentra a 15 grados a la derecha delastronómico, por lo que habrá de hacerse unacorrección respecto a las direcciones que set tá d l 15 dtomen, restándole 15 grados.


2) GEOLOGÍA DE LA REPÚBLICAMEXICANA

Aplicaciones de la Geología a la Ingenieria Civil – Geología de la República Mexicana

• En la República Mexicana, los materiales quepredominan son las rocas de origen sedimentariocomo las calizas dolomitas margascomo las calizas dolomitas, margas,conglomerados, areniscas, lutitas y sedimentosaluviales y lacustres no consolidados, etc.

• En segundo término fundamentalmente están lasrocas ígneas extrusivas como los basaltos,g ,andesitas, doleritas y diabasas, riolitas, dacitas,pórfidos cuarcíferos, traquitas y cenizasvolcánicas. Entre las rocas ígneas intrusivasgestán los granitos, dioritas, pórfidos cuarcíferos,sienitas, peridotitas, cerpentinitas, grabos,doleritas, piroxenitas y noritas., p y

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Geología de la República Mexicana

La República Mexicana durante el periodoPrecámbrico (Era Paleozoica o Primaria) estabaconstituida lo que hoy es Sonora por pequeñas islasconstituida, lo que hoy es Sonora, por pequeñas islasformadas de rocas metamórficas y las costas deGuerrero, Oaxaca y Chiapas por rocas intrusivas ymetamórficas.

En la Era Mesozoica o Secundaria la península deBaja California Coah ila N e o León Tama lipasBaja California, Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas,San Luis Potosí. Querétaro, Zacatecas, Hidalgo yDurango estaban formados por rocas intrusivas ysedimentarias que también se encuentran hacia elsur y otros estados de la República, pero en menorproporción inclusive como rocas metamórficas.proporción inclusive como rocas metamórficas.


Las rocas sedimentarias, principalmente delCretácico (las más estudiadas por su relación conlos grandes yacimientos de petróleo) junto con lasrocas intrusivas, extusivas y las sedimentarias delCenozoico (Era Terciaria) fueron las que definieron laCenozoico (Era Terciaria) fueron las que definieron laforma actual de la República Mexicana, que se divideen dos grandes regiones del centro hacia el OcéanoPacífico llamada Epimesozoico y del centro hacia elPacífico llamada Epimesozoico y del centro hacia elOcéano Atlántico llamada Epihercianas, aunque estaúltima se originó en el Paleozoico superior. Lacorteza terrestre está constituida fundamentalmentepor silicio y aluminio pero su composición dependede la proporción de otros.de a p opo c ó de ot os


La República Mexicana se encuentra sobre la placanorteamericana, la cual está en contacto en elPacífico con las placas de cocos y la del pacífico. Lade cocos por ser menor se está colocando debajo dede cocos por ser menor se está colocando debajo dela norteamericana y sus rugosidades generantensiones que al liberarse provocan sismos como eldel 19 de septiembre de 1985del 19 de septiembre de 1985.

La parte superficial de la unión de estas dos placas seconoce como trinchera de subinducción.


3) ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CUENCA DE MÉXICO.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Zonificación geotécnica de la Cuenca de México

La cuenca de México es una unidad hidrológicacerrada (aunque actualmente drenada en formacerrada (aunque actualmente drenada en formaartificial) de aproximadamente 7 000 km2.

S t á b j l i i l t tiSu parte más baja, una planicie lacustre, tiene unaelevación de 2 240 m sobre el nivel del mar.

La cuenca se encuentra rodeada en tres de sus ladospor una magnífica sucesión de sierras volcánicas demás de 3 500 m de altitud (El Ajusco hacia el sur lamás de 3 500 m de altitud (El Ajusco hacia el sur, laSierra Nevada hacia el oriente y la Sierra de las Cruceshacia el poniente).

Aplicaciones de la Geología a la Ingenieria Civil – Zonificación geotécnica de la Cuenca de México

Hacia el norte se encuentra, limitada por una sucesiónde sierras y cerros de poca elevación (Los Pitosde sierras y cerros de poca elevación (Los Pitos,Tepotzotlán, Patlachique, Santa Catarina, y otros).

Los picos más altos (Popocatépetl e Iztaccíhuatl, conp ( p p ,una altitud de 5 465 y 5 230 m sobre el nivel del marrespectivamente) se encuentran al sureste de lacuencacuenca.

Varios otros picos alcanzan elevaciones cercanas a los4 000 m. Estas montañas periféricas representan un4 000 m. Estas montañas periféricas representan unlímite físico importante a la expansión de la manchaurbana.


Aproximadamente en el año 1000 de nuestra era, elsistema lacustre del fondo de la cuenca cubríaaproximadamente 1 500 kilómetros cuadrados y estabaaproximadamente 1 500 kilómetros cuadrados, y estabaformado por cinco lagos someros, encadenados denorte a sur: Tzompanco, Xaltocan, Texcoco, Xochimilcoy Chalco.

Los dos lagos del sur, Chalco y Xochimilco, y los dosdel norte T ompanco Xaltocan eran algo másdel norte, Tzompanco y Xaltocan, eran algo máselevados y sus aguas escurrían hacia el cuerpo deagua central más bajo, Texcoco, donde la escorrentíade toda la cuenca se acumulaba antes de evaporarse ala atmósfera.


En las cuencas abiertas, el destino final de las salesdisueltas es el mismo que el del agua que las acarrea:l é l h l d llos océanos, en los que se han acumulado salesdurante largos periodos geológicos.

En la cuenca de México como en todas las cuencasEn la cuenca de México, como en todas las cuencascerradas, el destino final de las sales acarreadas por elagua es la parte más baja de la cuenca, donde el aguase evapora y las sales se van acumulando lentamente alo largo de cientos o miles de años. Las aguas del Lagode Texcoco, en consecuencia, eran salobres; y desde el, , ; ypunto de vista geológico formaban un verdadero "marinterior", como atinadamente se refirió Hernán Cortés aeste gran cuerpo de aguaeste gran cuerpo de agua.


L í d l t di h h b l C dLa mayoría de los estudios hechos sobre la Cuenca deMéxico, se refiere a las rocas volcánicas o a lasedimentología, en las que incluyen varias de las rocas delXitle y de la porción oeste del AjuscoXitle y de la porción oeste del Ajusco.

La provincia fisiográfica en la que está incluida el área denuestro estudio, se encuentra en la parte sur de la llamadanuestro estudio, se encuentra en la parte sur de la llamadaMesa Central. La Cuenca de México es la parte más alta de lazona Volcánica Transmexicana. Está formada, casi en sutotalidad, de mantos de lava y materiales piroclásticos.y p

En la parte sur de la Cuenca, el espesor de estos materialeses enorme, según indican los estudios geofísicos. Lacomposición de los mantos de lava que se encuentran en ellavan de ácidos a básicos, predominando los andesíticos.


El piso de la Cuenca está formado en parte desedimentos lacustres, originados en lagos durante elPl i t S i l H l L i b áltiPleistoceno Superior y el Holoceno. La serie basálticaChichinautzin del Pleistoceno Superior y del Holocenoque se sobreponen a acuñamientos, como un complejode múltiples conos cineríticos, conos escóriasenos,anillos de tefra y mantos de lava, tefra y brechasvolcánicas con sedimentos volcánicos entreveradosvolcánicas, con sedimentos volcánicos entreverados,todos ellos de composición basalto - andesítica.

La Cuenca de México se localiza en el extremo sur delAltiplano, sobre el paralelo 19º03’53 y el 20°11’09 delatitud norte y 98°11’53 a 99°30’24[1] de longitud oestelatitud norte y 98°11 53 a 99°30 24[1] de longitud oeste,

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Fundamentos de geología ambiental relacionados con ingeniería civil

Los mexicas conservaban un delicado equilibrio entreLos mexicas conservaban un delicado equilibrio entrelo tomado y lo devuelto a los lagos, que les permitíavivir en armonía con el medio.

Mientras que en la colonia se convirtió en foco degraves problemas como epidemias, pérdida de vidas ybienes, etc., que motivó la necesidad de desaguar lacuenca a toda costa, comenzando con grandes obrashidráulicas que derivarían en el agravamiento de unoshidráulicas que derivarían en el agravamiento de unosproblemas y la creación de otros nuevos.


Como el hacer pozos para la extracción de agua para ell b l ó h di dconsumo, el subsuelo se empezó a hundir cada vez

más por la aceleración de la falta de líquido y lacompactación de limos y arcillas del subsuelo; conp yesto, las construcciones sufrieron graves daños ydesnivelaciones que en algunos casos han causado elderrumbamiento o bien en la actualidad son ejemploderrumbamiento, o bien, en la actualidad son ejemplode obras de ingeniería muy complejas, como el PalacioNacional, Bellas Artes y el Rescate de la CatedralM t litMetropolitana.


2) GEOLOGÍA DE LA REPÚBLICAMEXICANA


En base a esto se busca la solución en cuanto a crearsalidas artificiales de la cuenca para desaguarla y evitarsalidas artificiales de la cuenca para desaguarla y evitarlos problemas de inundaciones.

Por lo que comienza la construcción del drenajeprofundo, y sus diferentes conectores, interceptores ysistemas de bombeo que logran desaguar la cuenca.q g g

Esta medida va a provocar problemas de carácterecológico pues el clima cambia de forma drásticaecológico pues el clima cambia de forma drástica,haciéndose más seco.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Fundamentos de geología ambiental relacionados con ingeniaría civil

El manto freático baja y por la tanto, la extracción deagua para consumo decrece y hay que traerla de fuerade la cuenca con costosas obras para que pueda subirde la cuenca, con costosas obras para que pueda subira los más de 2000 msnm. desecando y contaminando laperiferia.

Es por eso que en los últimos años se volvió a la ideade hacerse “amigo” del medio, se preocupan por laecología es c ando comien an las campañas deecología, es cuando comienzan las campañas dereforestación, creación de lagunas de regulación queayudan al reabastecimiento del manto acuífero y ayudana disminuir las inundaciones de delegaciones comoIztapalapa o Álvaro Obregón; la creación y rescate deparques ecológicos y muchas obras más.parques ecológicos y muchas obras más.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil.

5) OBRAS SUPERFICIALES5) OBRAS SUPERFICIALES, SUBTERRANEAS Y CIMENTACIONES.CIMENTACIONES.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales, subterráneas y cimentaciones

Una clasificación de obras superficiales ppueden ser las siguientes:

1. Presas2. Túneles3 Vías Terrestres3. Vías Terrestres4. Obras Portuarias5. Canales y ductos5. Canales y ductos6. Edificaciones7. Bancos de materiales


PresasUna presa es una obra civil que se construye a través deun curso de agua (río o arroyo) con objeto de derivar oalmacenar sus aguas o regular su curso fuera del cauce.La derivación se hace al sobreelevar el nivel de agua degla corriente con una estructura rígida de mampostería ode concreto, la que en época de avenidas es cubiertapor las aguas que fluyen sobre ella.p g q y

El almacenamiento se logra al cerrar el paso al curso deagua, obligando de esta manera a que el agua se

l l ll ib d l itiacumule en el valle aguas arriba del sitio en que secoloca el obstáculo; esto provoca que la energía con laque viene el agua disminuya, con lo que se origina elembalse.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentaciones

Una presa de almacenamiento consta de cuatro partes:

• La cortina que es la estructura principal y la más importanteque se construye como barrera para almacenar el aguaque se construye como barrera para almacenar el agua.

• El vertedor u obra de excedencias.

• La obra de toma y,La obra de toma y,

• El embalse.

La selección y sitio para la construcción de una presa y laubicación precisa de la cortina y obras auxiliares requiere dela cuidadosa consideración de factores como:la cuidadosa consideración de factores como:


• Topografía: forma y amplitud del estrechamiento ylongitud del valle fluvial.

• Condiciones geológicas: tipo de rocas, presenciade fallas, bancos de material.

• Mano de obra disponible.

• Aspectos socioeconómicos.


USO DE LAS PRESAS.

Los usos que puede tener una presa son muy variados, sinb d di idi d dembargo se pueden dividir en dos grandes grupos:

Aprovechamiento:a) Irrigación.) gb) Abastecimiento de agua potable.c) Generación de energía eléctrica.d) Navegación.) ge) Recreación.f) Acuacultura.g) Vasos reguladores.h) Tanques de enfriamiento.i) Jales.j) Salmueras.k) Aguajes.


TIPOS DE CORTINADe acuerdo con su altura, a sus funciones o a otras características; sinembargo la clasificación más usada es la que se hace con relación a susmateriales de construcción y a sus estructura.

Relleno hidráulico Sección homogénea compactadaMateriales sueltos

a) Tierra

co pac ada(tierra y roca)(Estructuras

Deformables)

b) Materiales graduados

c) Enrocamiento

Núcleo de tierra (impermeable) Pantalla de concreto

Materiales cementados

) Pantalla de concreto

d) Gravedad Masiva aligerada

Machones(concreto o mampostería)(Estructuras

rígidas)

e) Contrafuertes

f) Arco y arco bóveda

Machones Losas planas Arcos o bóvedas múltiples

g) Arco gravedadmúltiples.


CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CORTINAS.

MATERIALES SUELTOS:

Están constituidas por terraplenes de tierra y/o roca con núcleo paracontrolar filtraciones. Usualmente consiste de material arcilloso o si no esposible encontrar cantidades suficientes en las cercanías, se usanpantallas de concreto asfáltico colocadas sobre el parámetro de aguasarriba.

Este tipo de presas imponen menores niveles de esfuerzo sobre lascimentaciones que las presas de materiales cementados. Por lo tanto, esmás fácil que absorban las deformaciones que puedan producirse porasentamiento producto de actividad sísmica o por el peso de laasentamiento producto de actividad sísmica, o por el peso de laestructura misma.


MATERIALES CEMENTADOS (MAMPOSTERÍA O CONCRETO)

Son estructuras no deformables, de altura y peso variables, costosas;requieren de cimentaciones sólidas por lo que deben ser diseñadas pararequieren de cimentaciones sólidas, por lo que deben ser diseñadas pararesistir actividad sísmica. Se construyen simplemente de concreto oconcreto armado. Este tipo de presas no resisten asentamientosdiferenciales y requieren como todas las obras civiles, de estudios muydetallados del sitio donde se construirán.

El tipo de cortina se selecciona de acuerdo con los siguientes factores:

Topografía: En lo que concierna a las condiciones topográficas debeTopografía: En lo que concierna a las condiciones topográficas, debereunir dos condiciones:

El sitio de la cortina hay que tratar de encontrar una boquilla lo másestrecha posible que presente una superficie mínima para laestrecha posible que presente una superficie mínima para lacimentación y un volumen mínimo para las excavaciones.

Que el valle ocupado por aguas, se amplíe inmediatamente aguasarriba del sitio de la cortina para que la capacidad delarriba del sitio de la cortina para que la capacidad delalmacenamiento pueda ser considerable.


Geología: Las condiciones geológicas son las que juegan el papel másimportante en la construcción de una presa, es decir, el terreno es encierta forma el director de la obra, es el que manda.

Las presas requieren más de un buen terreno. Lo necesitan en el fondo yen los flancos, a lo ancho, a lo alto y en profundidad; las superficies y losvolúmenes de terreno en contacto con la obra misma bañado o penetradopor las aguas que son almacenadas son considerablespor las aguas que son almacenadas, son considerables.

En efecto jamás el terreno de cimentación de una gran presa eshomogéneo ni uniformemente sano. La importancia que tiene determinarpor todos los medios de exploración que se tengan a la mano se trata alpor todos los medios de exploración que se tengan a la mano, se trata, alinvestigar un sitio determinado, de una geología muy particular a pequeñaescala, que nos hable:I. De la resistencia mecánica del terreno.I. De la resistencia mecánica del terreno.II. Del equilibrio de los taludes.III. De las condiciones estructurales en relación con los estudios

mencionados.IV. De la condiciones de permeabilidad del terreno.


Las condiciones geológicas que debe reunir un sitio para un determinadotipo de cortina son:

P ti d d d El á d i t ió d tPara una cortina de gravedad: El área de cimentación, de un terrenoparticularmente impermeable e incompresible, para no tenerasentamientos diferenciales. En caso contrario se corre el riesgo defalla.a a

Para una cortina de arco: Requiere de un sitio de donde las rocasde los apoyos o estribos, presenten buenas condiciones deestabilidad. Si hay el temor de inestabilidad de los apoyos o riesgoy p y gde derrumbes debidos al echado de las capas, a la acción deagentes atmosféricos, hay que tratar de descartar el proyecto.

Cortinas de contrafuertes y arcos múltiples: La condición esencialy pes que el terreno de cimentación sea de buena calidad.

Cortina de enrocamiento: Se debe escoger un sitio donde lascondiciones esenciales impliquen no estar sujeta ni aasentamientos diferenciales ni a la erosión que provoqueinfiltraciones bajo la cortina.


Cortinas de tierra: Son aquellas donde más convienen sobre unterreno de cimentación no rocoso, a condición de verificar suresistencia y asegurarse que no contenga materia orgánica niarcillas expansivas o muy plásticas que corran el riesgo de serexpulsadas por el peso del dique o por la presión de las aguas delembalse.

ó áAspectos económicos: Dentro de los elementos más importantes aconsiderar se encuentran:

1. La localización de los materiales de construcción para lapcortina, considerando las distancias de acarreo, costos deobtención, calidad, volumen, etc.

2. La disponibilidad de mano de obra.p

3. Aspectos legales sobre compra o indemnizaciones del sitio ode los sitios donde se localizara la obra


Colocación de material 4 o enrocamiento de protección en el talud o parámetroColocación de material 4 o enrocamiento de protección en el talud o parámetroaguas abajo de la cara terminada de la cortina


PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

Se presentan frecuentemente en los sitios de construcción de presas sonrelativos a: fenómenos de geodinámica, filtraciones, resistencia de la rocag , ,o suelo, azolves, entre otros.

FENÓMENOS DE GEODINÁMICA EXTERNA

Deslizamientos y reptaciónDeslizamientos y reptación

El término deslizamiento se refiere al desplazamiento rápido de una masade roca, suelo residual o sedimentos contiguos a un talud, en la cual elcentro de gravedad de la masa en movimiento avanza e una direccióncentro de gravedad de la masa en movimiento avanza e una direcciónhacia abajo y hacia fuera. Un movimiento similar que se presenta a unavelocidad imperceptible es llamado reptación.

Los desplazamientos varían de acuerdo con ciertas características queLos desplazamientos varían de acuerdo con ciertas características quepresentan dichas discontinuidades como son: orientación, rugosidad,relación con la estructura geológica, grado de saturación de agua,características de fricción y relleno.


Las principales discontinuidades donde puede haber movimiento en masadel terreno son:

a) Estratificación y foliaciónb) Fracturas:c) Fallasd) Discordanciase) Límites entre rocas saturadas y no saturadasf) La base de rocas intemperizadas

Algunas causas de deslizamientoAlgunas causas de deslizamiento

Los más responsables son la gravedad, peso y su distribución carga ydescarga, variación e intensidad de la presión de poro, fuerzas deexpansión y contracción remoción de soportes cambios de pendienteexpansión y contracción, remoción de soportes, cambios de pendiente,alteración, saturación de agua, sismos, actividad volcánica y disminuciónde la resistencia con el tiempo


Medidas para prevenir los deslizamientos

Estas medidas varían ampliamente, entre las más comunes se tiene:relleno, reducción del ángulo del talud, disminución del peso, anclado dela roca, colocación de pilas, el uso del concreto lanzado, instalación dedrenaje dentro del macizo rocoso.

Filtraciones

Se debe considerar la presencia de algunos factores como son:Cavernas, canales, fallas y fracturas interconectadas, por lo que debemos observarsu frecuencia, grado de abertura y tipo de relleno.

Cauces sepultados que puedan originar una vía de filtración para el agua, deacuerdo con su posición respecto a la obra y el embalse.

El fracturamiento de tipo tectónico, produce filtraciones moderadas, sin embargo esnecesario conocer cuál es la dirección del agua que se infiltra.

La solubilidad de la roca, que puede producir grandes cavernas, principalmente encalizas, halita, yesos o rocas poco cementadas como loess.

Las rocas no solubles como las ígneas cristalinas, algunas areniscas, lasmetamórficas masivas, etc.(solamente si están fracturadas o falladas)


AsentamientosLas cortinas ejercerán una presión sobre los materiales en que fueronconstruidas (suelos y rocas), debido a su propio peso y a otras fuerzas queconstruidas (suelos y rocas), debido a su propio peso y a otras fuerzas queactúan sobre ellas.

El problema de deformación bajo cargas pesadas puede ser crítico. En el casode areniscas poco cementadas o donde el cementante es arcilloso, éstastendrán poca resistencia a la compresión.

Los asentamientos desiguales en las diversas zonas de la cortina puedencausar agrietamientos de gran tamaño. Para estos casos se debe recurrir a uni t di d á i d d lriguroso estudio de mecánica de rocas o de suelos.

Azolvamiento

Algunas presas propuestas no han sido construidas por conocerse que losazolves las harían inútiles en poco tiempo. Una forma de detener el materialque es transportado por el rió, es por medio de tratamientos de control deerosión de suelos en la cuenca y a través de campañas de reforestación. Yase buscan procedimientos para desazolvar las presas y, posiblemente en unp p p y, pfuturo cercano, se llegue a una solución económica que permita rescatar lasobras.


Bancos de material

La construcción de una presa requiere de grandes cantidades demateriales; arena y grava como agregados para concreto, arcillas pararellenos y corazones impermeables, piedra para mampostería yrecubrimientos, arena y grava para filtros, etc.

U d l f i á i t t d l t di ló iUna de las funciones más importantes de los estudios geológicos,sobre todo en la etapa de investigación preliminar, es la evaluación delos bancos de material. La localización, cantidad y calidad de losmismos pueden modificar la localización del sitio, o bien influir demismos pueden modificar la localización del sitio, o bien influir demanera directa en el tipo de presa por construir.

El estudio de los bancos propuestos se puede hacer, según el caso,con pozos a cielo abierto, con perforaciones de diamante o métodosp , pgeofísicos. El objetivo de determinar las características del material,el volumen aprovechable y los procedimientos de ataque másapropiados para cada lugar.


MÉTODOS DE EXPLORACIÓN

DIRECTOS INDIRECTOSDIRECTOS INDIRECTOSEtapas

de investiga

ió

Levantamiento

geológico

Pozos a cielo

abierto y t i h

Túneles y socavone

s

Perforaciones

Fotogeología

Métodos geoeléctri

cos

Métodos geosísmi

cosción geológico trincheras s cos cos

Selección del sitio y reconocimiento

X Xmiento

preliminar

Exploración

detalladadetallada del sitio

de construcc

ión

X X X X X X


MÉTODOS DE EXPLORACIÓNDIRECTOS INDIRECTOSDIRECTOS INDIRECTOS

Etapas de

investigación

Levantamiento

geológico

Pozos a cielo

abierto y trincheras

Túneles y socavone

s

Perforaciones

Fotogeología


cos

Métodos geosísmi

cosción trincheras

Construcción de la X X X X X X

obraX X X X X X

Operación de la Xn de la obra

XBancos

de materiale X X X Xmateriale

s


Vista de margen izquierdaVista de margen izquierda


ÚTÚNELESINTRODUCCIÓN

L t ió d tú l t t t á l jLa construcción de un túnel, tanto mayor cuanto más compleja seaésta y que la obra se encuentre a profundidad considerable.

La construcción de un túnel requiere de la geología en la etapa det di li i d d t ll l t ió i l iestudios preliminares y de detalle, en la construcción e inclusive

durante la operación. Esta geología nos debe hablar a gran escala delcomportamiento presente y futuro del macizo rocoso, que va a sermodificado con la construcción del túnel.


Definición y tipos de túneles

Los túneles son excavaciones lineales subterráneas, de pequeña altura y anchura en comparación con su longitud; de acuerdo con el uso:

a) Túneles de acceso a minas, útiles parea desalojar los materialesextraídos, para desalojar las aguas subterráneas o para darventilación.

b) Túneles para transporte: carreteros, para peatones, paraÉnavegación o ferrocarriles. Éstos son los más largos y en

ocasiones los más difíciles de excavar.

c) Túneles para conducción de agua; que pueden ser vertedores,de desfogue o de desvío, etc.

d) Túneles militares.

e) Túneles de acceso a cámaras o bóvedas subterráneas.e) Túneles de acceso a cámaras o bóvedas subterráneas.

f) Túneles de utilidad pública, para llevar cables, gas, agua.


Las partes de un túnel son:


Los métodos convencionales de tuneleo, también llamados“clásicos”, son operaciones cíclicas que en general tienen estasecuencia: perforación, carga, explosión, rezagado e instalación desoportes (si son necesarios)soportes (si son necesarios).


Problemas geotécnicos en túneles

Las interrogantes que se le presentan al constructor de túneles y quedeben ser contestadas por un geólogo con experiencia en geotecnia:p g g p g

1. ¿Se excavará el túnel completamente en roca sana o se encontrarán zonasintemperizadas o alteradas por acción hidrotermal o bien canales o caucessepultados, rellenos con material permeable?p p

2. ¿Se obtendrá durante la excavación una sección limpia o habrá sobreexcavación?

3. ¿Será la roca fácilmente excavada y perforada o por el contrario difícil?3. ¿Será la roca fácilmente excavada y perforada o por el contrario difícil?

4. ¿Existen razones que den lugar a pensar en la posibilidad dedesprendimientos de rocas grandes o pequeñas del techo del túnel?(¿Quéparte del túnel necesitará soportes o ademes y de qué tipo?)

5. Si existen fallas, ¿qué posición guardan éstas con respecto al eje del túnel,qué longitud lo afectan y cual es la magnitud del afallamiento para quellegue a encontrarse roca triturada?

6. ¿En qué puntos y en qué cantidades será encontrada agua?


7. Si existen materiales no consolidados en los portales de entrada o salidadel túnel o bien si la roca está muy intemperizada en estos lugares, ¿enqué longitud se verá afectado el túnel y qué dificultades especiales sepresentarán en las excavaciones iniciales?presentarán en las excavaciones iniciales?

8. ¿Hay posibilidad de encontrar muchas dificultades en las partes profundasdel túnel en zonas de roca que se está hinchando por la liberación deesfuerzos, o bien se presentarán desprendimientos violentos de roca?, p p

9. ¿En qué caso de túneles de presión, se requerirá un refuerzo orevestimiento a todo lo largo del túnel, o sólo en ciertos lugares, como porejemplo en las vecindad de fallas?

10. ¿Se encontrarán en el túnel zonas de altas temperaturas o de gasestóxicos o venenosos?

L bl té i t f i tú lLos problemas geotécnicos que se presentan con mayor frecuencia en túnelesson:


Fallas

Se debe conocer la posición que guardan éstas con respecto al eje deltúnel y la longitud en que lo afectan. Se determinará también si sonacti as o no la magnit d q e tiene para saber si se encontrará rocaactivas o no, la magnitud que tiene para saber si se encontrará rocatriturada en la zona del túnel.


Si se cruza una falla activa, el túnel puede verse sometido a grandesesfuerzos cortantes de gran peligro. El corrimiento puede ocurrir, claro, encualquier dirección, de acuerdo con el sentido de los esfuerzos y laorientación de la superficie de corrimiento respecto del túnelorientación de la superficie de corrimiento, respecto del túnel.

Es aconsejable tratar de atravesar las fallas perpendicularmente, paradisminuir el área con problemas; y si por necesidades del proyecto es precisoseguirlo paralelamente, conviene que la obra se encuentre lo más alejadag p , q jposible de ellas.

En una zona afallada, el terreno suele encontrarse también fracturado y serinestable, esto último debido principalmente a la presencia de materialesalterados o faltos de cohesión, como la salbanda que tiende a aumentar suvolumen produce desplazamientos o roturas en el revestimiento. Tambiénpuede hallarse milonita, material impermeable susceptible de dificultar odetener el movimiento de las aguas subterráneas de uno a otro lado de lagfalla y que provoca fuertes cargas hidrostáticas sobre el túnel.

Las fallas se constituyen en planos de debilidad y por lo mismo dedeslizamiento. Es posible también que estas estructuras se conviertan en víasde acceso o salida de agua del túnel, si es que están abiertas o rellenas dematerial permeable.


Estratificación

En la selección de la localización y profundidad del eje del túnel, la posiciónrelativa de la estratificación debe ser estudiada cuidadosamente.

La presión total sobre un túnel y la forma como ésta se distribuye a lo largo deél en rocas sedimentarias, depende principalmente de la estratificación.

Las rocas con estratificación inclinada pueden presentar problemas dep p pestabilidad, sobre todo si se encuentran alteradas, afalladas o fisuradas.Además pueden ocasionar deslizamientos, por lo cual hay que seleccionarcorrectamente el sentido de ataque y el método de perforación.

Anticlinales y sinclinales

Los anticlinales presentan condiciones más favorables para ubicar un túnel, enprimer lugar porque la presión que existe en el centro de éste es menor que enun sinclinal y en segundo porque si la formación es permeable en un anticlinalun sinclinal y en segundo porque si la formación es permeable, en un anticlinalel agua tiende a escurrir, mientras que en los sinclinales se acumula en elcentro.


Sin embargo hay que tener en cuenta que en los anticlinales los estratossuperiores están más deformados debido al plegamiento y por tanto másfisurados que los estratos inferiores de la estructura, por lo que ewsaconsejable tratar de situar el túnel a una profundidad en la cual elaconsejable tratar de situar el túnel a una profundidad en la cual elfracturamiento no tenga consecuencias.

Filtraciones

Al constr irse n túnel p eden ariar las condiciones hidrológicas del sitio porAl construirse un túnel pueden variar las condiciones hidrológicas del sitio, porlo que se tratará de conocer la posición del nivel freático del agua del macizorocoso.

La presencia de agua dentro del túnel ocasiona problemas en los trabajos deLa presencia de agua dentro del túnel ocasiona problemas en los trabajos deconstrucción, ya que hay penetraciones de varios modos (goteo, corrientecontinua a través de las paredes de la perforación o bien a gran presión si estáconfinada).

Las zonas de falla, según sus características, relleno arcilloso o rocafracturada se pueden comportar, o bien como un umbral impermeable queimpida el paso del agua, o como buen acuífero. Rocas como las calizas,dolomías yesos y rocas volcánicas como los basaltos escoriáceos odolomías, yesos y rocas volcánicas como los basaltos escoriáceos ofracturados, siempre tiene una elevada permeabilidad.


Naturaleza de la roca o suelo en los portales de entrada o salida.

Por lo regular en estos lugares, donde para poder encapillar la obra, esnecesario remover un gran volumen de materiales, sobre todo cuandocorresponden a sitios con rocas de fácil alteración zonas de fallacorresponden a sitios con rocas de fácil alteración, zonas de falla,estratificadas con posición no favorables al eje del túnel o con movimiento enmasa del suelo (creep, solifluxión, otros)


Rocas sometidas a esfuerzos (bufamientos y reventones)

En el caso de túneles profundos y en terrenos donde hay rocas de naturalezaarcillosa como: tobas, lulitas, esquitos micáceos y pizarras, llegan apresentarse deformaciones poco tiempo o inmediatamente después de abiertala obra, las cuales tienen relación con la liberación de presiones del macizorocoso. Estos bufamientos o deformaciones hacia el interior de la obra sonnotables sobre todo cuando las rocas arcillosas tienen entre sus componentes,p ,minerales bentoníticos y éstos se ponen en contacto con agua o humedadproveniente de la misma formación rocosa. Estos materiales corresponden essitios localizados como en el caso de fallas, donde aunado al bufamiento delos materiales se presenta un volumen considerable de agualos materiales se presenta un volumen considerable de agua.

La anhidrita también en presencia de agua se transforma en yeso, con unaumento de volumen de hasta 20%, lo cual genera presiones sobre el ademeo revestimiento definitivo y lo lleva a su destrucción.y

En el caso de los reventones ocurre también en túneles con una profundidadmayor de 150 metros cuando se trata de rocas duras, quebradizas, de granofino como el granito, diabasa, etc. Estos reventones suelen presentarse en las

fparedes del túnel en forma violenta y acarrea algunas veces un volumenconsiderable de roca


Altas temperaturas y gases

El trabajo en túneles profundos puede entorpecerse por las altas temperaturasdebido al gradiente geotérmico (1º C por cada 30 o 35 metros), aunque semodifica por la acción de c erpos instr si os cercanos por acción olcánicamodifica por la acción de cuerpos instrusivos cercanos, por acción volcánicareciente o bien, la presencia de rocas fisuradas o muy porosas aumenta elvalor del gradiente.

Los datos más sugerentes de la existencia de agua con alta temperatura enLos datos más sugerentes de la existencia de agua con alta temperatura enuna obra subterránea es la presencia de manantiales termales o vapores deagua. Cuando en un área se realizan exploraciones por medio deperforaciones, es aconsejable que se hagan determinaciones de temperatura,sobre todo si se supone que pudiera existir altas temperaturassobre todo si se supone que pudiera existir altas temperaturas.

En ocasiones la elevación de temperatura esta asociado con la presencia degases que pueden ser venenosos (regiones de actividad volcánica).

ó óLulitas carbonosas o capas de carbón pueden originar la producción demetano (no es tóxico pero si explosivo e inflamable). Entre los gasesconsiderados como tóxicos se encuentran el bióxido de carbono (15 a 20% esmortal)


Exploración de túneles

Los propósitos de una exploración geológica, con objeto de construir untúnel, son los siguientes:, g

•Determinación del origen y las condiciones actuales de las rocas.

•Colección de datos hidrológicos o información de gases subterráneos ytemperaturas a profundidadtemperaturas a profundidad.

•Determinación de propiedades físicas, mecánicas y de esfuerzos de las rocasa lo largo de la línea de propuesta.

•Determinación anticipada de los rasgos geológicos que puedan afectar la•Determinación anticipada de los rasgos geológicos que puedan afectar lamagnitud de los esfuerzos en la roca a lo largo de la localización propuesta.

Los métodos de exploración más recomendables de acuerdo con las diferentesetapas de investigación que se realizan durante la construcción de un túnel.



DIRECTOS INDIRECTOSEtapas Levantam Pozos a Túneles y Métodos Métodosde

investigación

Levantamiento

geológico

cielo abierto y

trincheras

Túneles y socavone

s

Perforaciones

Fotogeología


cos

Métodos geosísmi

cos

Selección

X Xdel eje del túnel

X XExploraci

ón X X X X X Xón detallada

X X X X X XConstrucción de la X X X X X

obraX X X X X

Operación de la obra

X X X Xobra


EXCAVACIONES A CIELO ABIERTOHay diferentes tipos de excavaciones llamadas comúnmente “tajos”, su usoprincipalmente son:principalmente son:

• Explotación de yacimientos minerales metálicos: cobre (Cananea y laCaridad de Sonora), fierro (Truchas Michoacán; Píhuamo Colima), uranio(Las Margaritas Chihuahua) plata (Real de Ángeles Zacatecas) y no(Las Margaritas Chihuahua), plata (Real de Ángeles Zacatecas) y nometálicos: carbón, bentonita, barita.

• Explotación de canteras para la obtención de materiales de construcción(enrocamiento, gravas, rocas para piso y fachadas, etc.). Se incluyen también( , g , p p y , ) ylos bancos de caliza y arcilla para la fabricación de cemento.

• La apertura de cortes de túneles falsos en carreteras y vías férreas paradisminuir distancias, con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero.

• En la construcción de canales par la conducción de agua y zanjas para alojarcombustoleoductos.

• Trabajos de limpia para la construcción de una gran estructura (una presa,problemas geotécnicos en túneles)


Uno de los aspectos más importantes al hacer la excavación es su estabilidad.Se considera que los estudios de estabilidad deben ser efectuados por ungeólogo con experiencia en geotecnia, ya que las condiciones geológicas sonlas que en general rigen el comportamiento mecánico de un taludlas que en general rigen el comportamiento mecánico de un talud.

Otro factor importante es si la excavación se realizará en suelo o bien en roca,porque el comportamiento mecánico cambia de acuerdo con el materialpresente, además de que los métodos de excavación también seránp , qdiferentes. De acuerdo con el material que se tenga, se hará uso de lamecánica de suelos o de la mecánica de rocas.

PROBLEMAS GEOTÉCNICOSPROBLEMAS GEOTÉCNICOS

Estabilidad de taludes

El objetivo principal del estudio es localizar y prevenir el movimiento de masadel terreno en la zona de excavación. Un movimiento en la ladera que sepresenta también de manera imperceptible pero limitada a la costra superficialde suelo se llama solifluxión.

Condiciones básicas o pasiva que favorecen un movimiento en masa del

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesCondiciones básicas o pasiva que favorecen un movimiento en masa delterreno:• Litológicas

• Estratigráficasg

• Topográficas

• Orgánicas

Causas activas o indicadoras de un movimiento en masa del terreno:Causas activas o indicadoras de un movimiento en masa del terreno:• Remoción del soporte.

• Sobrecarga.

• Reducción de la fricción.

• Reducción de la cohesión. (Desecación y disturbios en las capas dearcilla)

• Vibraciones del terreno.

• Acción de cuña o palanqueo.

• Producción de pendientes fuertes

• Deformaciones generales de la corteza terrestre por causas naturales.


Condiciones básicas o pasivas que favorecen un deslizamiento

Litológicas

Presencia de formaciones suaves tales como rocas descompuestasphidratadas, cloríticas, micáceas, serpentínicas o talcosas, lulitas, sedimentospobremente cementados, tobas y bentonita; materiales no consolidadosincluyendo arenas, limos y gravas; y especialmente cualquier material arcillosoque pueda actuar como lubricante o fluir bajo presiónque pueda actuar como lubricante o fluir bajo presión.

Estratigráficas

Presencia de una o más capas masivas descansando sobre capas suaves;presencia de una o más capas permeables; alternancia de capas competentespresencia de una o más capas permeables; alternancia de capas competentese incompetentes, especialmente si son arcillosos.

Estructurales• Echados muy inclinados o moderados de:• Echados muy inclinados o moderados de:

a) Estratos, foliación o cruceros.

b) Planos de juntas.

c) Planos de fallas.


• Roca fuertemente fracturada o cizallada debido a: trituración, afallamiento,plegamiento, impacto de sismo, enfriamiento o desecación.

• Esfuerzos por deformación interna causada por erosión rápida,excavaciones a cielo abierto o excavaciones subterráneas.

• Lentes, bolsas o cuñas de arena u otros materiales porosos no drenados.

TopográficasTopográficas

Acantilados o pendientes fuertes causados por:

•Erosión por corrientes, glaciares, viento y olas.

•Afallamiento de bloques.

•Afallamiento y plegamiento combinados.

•Acantilamiento por medios artificiales•Acantilamiento por medios artificiales.

Orgánicas

Pérdida de suelos al deteriorarse su cubierta vegetal como resultado dePérdida de suelos al deteriorarse su cubierta vegetal como resultado declima caliente o seco, deforestación, cultivos o incendios.


Causas activas o indicadorasAgentes naturales Agentes humanos

a) Socavación por corriente de a) Aumento de la pendienteó óagua, glaciares, viento, oleaje.

b) Flujo de capas subyacentes dearcillas plástica o arena.

c) Disminución del volumen de la

por socavación, excavación,explotación de canteras,mineo, cortes para obrasciviles (cimentaciones,carreteras canales)

Remoción

capa subyacente de materialfino suelto como resultado deesfuerzos (licuación).

d) Flujo de lava.

carreteras, canales).

del soporte e) Fusión de la nieve de glaciares,frente acantilados.

f) Reblandecimiento del terrenopor absorción de agua a lolargo de un curso de agua, lagoo embalse por elevación deagua y falla del terrenosaturado cuando el niveld i ddesciende.


A t t l A t hAgentes naturales Agentes humanos

Remoción

g)Ignición de capas de carbón olignito en la base del talud.

h)Solución de rocas solubles comoRemoción del soporte

)sal, caliza, yeso u otras.

i) (intemperismo) Alteraciónquímica de los materialessubyacentes.

Sobrecarga

a)Caídos de roca u otrosdeslizamientos, avalanchas denieve.

b)Saturación por agua de lluvia

a)Volteo de material de rezaga deminas, canteras, excavaciones.

b)Colocación de rellenos oterraplenes para carreterasb)Saturación por agua de lluvia,

nieve, granizo, manantiales,arroyos, etc.

terraplenes para carreteras,ferrocarriles, cimentaciones

a)Lubricación del plano dedeslizamiento:

a)Lubricación del plano dedeslizamiento como resultado

Reducción de la

fricción

deslizamiento: deslizamiento como resultadode:

Agua de lluvia, nieve, granizo,manantiales, emanacionesvolcánicas que penetran al

Interrupción de drenaje de unárea de colocación de relleno,material de rezaga ovolcánicas que penetran al

terreno en cantidades anormalesmaterial de rezaga oconformación del terreno


Agentes naturales Agentes humanos• Precipitación intensa oinundaciones.• Remoción de la cubierta

elevando el nivel freático.Filtraciones de embalse,

acueductos canalesRemoción de la cubiertavegetal por incendios,deslizamientos previos o flujosde lodo.• Grietas en la superficie del

acueductos, canales.Remoción de la vegetación

por incendio o deforestación.

b)Reblandecimiento de una masa

Reducción de la

fricción

Grietas en la superficie delterreno causadas pordesecación, enfriamiento,temblores.• Cambios en el drenaje con

de roca no consolidada o suavepor percolación de agua, comoen los puntos anteriores (a)

fricción jdesarrollo de nuevos canales debloqueo de los antiguos.

• Agua subterránea:

En cantidades anormales comoresultado de bloqueo de flujospor deslizamiento, depósito detalud.


Agentes naturales Agentes humanosAgentes naturales Agentes humanosSobresaturación de las capasde material fino suelto debidoa la disminución de vacíos.Filt i d itReducción

de la fricción

Filtraciones de aceite.

Alteración química que producematerial untoso o plástico.

Reblandecimiento de una masa deReblandecimiento de una masa deroca no consolidada o suave porpercolación de agua.

a)Temblores resultantes de:f ll i t ti id d l á i

a)Perforaciones, explosiones,ñ d hí l

Vibraciones de la tierra

afallamiento, actividad volcánica,deslizamientos, colapso decavernas.

b)Vibraciones menores debidas a:transito de animales tormentas

cañonazos, paso de vehículospesados.

transito de animales, tormentaseléctricas.

Acción de a)Expansión por la congelación de

agua en fisuras.a)Adición de agua con los

resultados de a, b, d, g( t l )cuña y

palanqueob)Presión hidrostática el agua en

las juntas después de lluviasfuerte.

(naturales)


Agentes naturales Agentes humanosAgentes naturales Agentes humanosc) Expansión causada por

elevación de temperatura.d)Expansión causada por

f ió d t d

b)Palanqueo de liberado con lamano, cuñas o explosivos.

Acción de cuña y

formación de compuestos demayor volumen por hidratación,oxidación, carbonatación

e)Crecimiento de las raíces de losárboles en las fisurascuña y

palanqueoárboles en las fisuras.

f) Balanceo de los árboles por elviento.

g)Hinchamiento de coloides porb ió dabsorción de agua.

h)Expansión resultante de unadisminución de presión.

Producción a)Afallamiento natural.o formación de escarpes sobrecarga

dos

)b)Plegamiento natural.c) Colocación de relleno o material de rezaga en ángulos o inclinaciones

mayores que el ángulo usual de reposo.dos


Agentes naturales

Deformaciones generales de la tierra

1. Variación en la temperatura y presiónatmosférica.

2 Efectos de mareaspor agentes naturales 2. Efectos de mareas

Condiciones de excavación

Tajos de rocaTajos de roca

El método de excavación en un corte dependerá de la resistencia al esfuerzocortante de la roca. Se usan explosivos en rocas duras (granitos o rocassedimentarias cementadas), en rocas fracturadas se utiliza poca cantidad de), pexplosivos (si es necesario). Las que tienen baja resistencia al esfuerzocortante en estado natural pueden desmenuzarse con una rompedora obulldozer para ser transportados.

Tajos en suelos

Las relaciones de pendiente más comunes en suelos cohesivos son 1:1,1.25:1, 1.5:1 y 2:1. La estabilidad de la pendiente en los tajos se determinapartiendo del escarpe del muro si se conocen la altura de éste y la resistenciapartiendo del escarpe del muro si se conocen la altura de éste y la resistenciaal corte del material.


Terreno MaterialesBoleosGravasArenas

SuaveArenasArcillas y limosLapilliCeniza

Rocas alteradas o parcialmente

Mixto

Rocas alteradas o parcialmente alteradas Algunas areniscas

LulitasMargasAlgunas tobasÍgneas, Sedimentarias, Algunas tobasAlgunas rocas metamórficas

g , ,Metamórficas

Volcánicas Basalto, Riolita, Andesita, Tobas

Rocoso Rocas ígneas

Volcánicas

Intrusivas

Basalto, Riolita, Andesita, Tobas

Granito, Diorita, Gabro, Grano-diorita


Exploración de excavaciones a cielo abierto

Para llegar a conocer los distintos tipos de materiales con los cuales se vaatrabajas al hacer una excavación a cielo abierto, se debe realizar unreconocimiento preliminar seguido de un estudio detallado.

Reconocimiento preliminar

Se debe entender una inspección general del terreno que requiere de unp g q qcorto tiempo y un mínimo de erogaciones pero que permite definir lasunidades litológicas existentes y sus características estructurales. Estereconocimiento proporcionará la información para elaborar un programa paraun estudio detalladoun estudio detallado.

Estudio detallado

Este estudio nos debe llevar a obtener una carta geotécnica a una escala queva desde 1:100 a 1:1000 que nos permita conocer:va desde 1:100, a 1:1000, que nos permita conocer:

Distribución de las distintas formaciones existentes.

Su granulometría y características físicas.

El espesor de los materiales reconocidos y sus variaciones.


El patrón de fracturamiento del macizo rocoso en el caso de losmateriales del segundo y tercer grupo.

Todo lo relativo a la presencia y comportamiento del agua subterráneaTodo lo relativo a la presencia y comportamiento del agua subterránea.

La siguiente tabla muestra un resumen de los métodos de explotación másutilizados para investigar una excavación a cielo abiertoutilizados para investigar una excavación a cielo abierto.



DIRECTOS INDIRECTOS

Etapas de investigación

Levantamiento

geológico

Pozos a cielo abierto y trincheras

Perforaciones

Fotogeología

Métodos geoeléctrico

s

Métodos geosísmico

s

Selección del sitio y

reconocimiento preliminar

X X

Exploración detallada X X X X X

Construcción y operación

de la excavación

X X X X X


VÍAS TERRESTRESLas vías terrestres como otras obras de ingeniería, forman parte de lainfraestructura necesaria para el progreso de todos los países sobre todoinfraestructura necesaria para el progreso de todos los países, sobre todoaquellos que por su gran extensión deben comunicar puntos muy distantes.

El servicios que presentan las vías terrestre a una región es de tal relevancia,que los estudios para su localización, construcción y conservación deben serque los estudios para su localización, construcción y conservación deben sercuidadosamente programados y ejecutados, pues de sus resultados va adepender del funcionamiento y la vida misma de la obra.

Son de las obras que más necesita de la información geológica, desde suplaneación hasta su conservación. Los estudios geológicos son una laborprovechosa para bajar costos de construcción y conservación, así comomejorar notablemente la calidad técnica de los trabajados en las fases deplaneación y proyecto.p y p y

Hay varios tipos de vías cuya construcción depende de las especificacionestécnicas de funcionamiento, cada una de ellas es propia de una determinadacondición.


Tales condiciones que deben ser consideradas al localizar una vía terrestreson las siguientes:• Condiciones geológicas.

• Condiciones topográficas.

• Necesidades económicas y sociales.

• Características de transito probable.p

Partes de una carretera

Existen distintas clases de caminos (desde terracerías hasta autopistas),teniendo características diferentes en materiales procedimientoteniendo características diferentes en materiales, procedimientoconstructivo empleado, influyendo también el carácter económico.

La construcción de una vía terrestre requiere de diversos materiales paracada capa que la constituye (terracerías, capa subrasante, subbase, base,p q y ( , p , , ,carpeta)


T lé E l t t tit id b l t d t d tTerraplén. Es la estructura constituida sobre el terreno producto de un corte opréstamo e incluye las siguientes capas: carpeta, base y subbase, queconstituyen el pavimento; subrasante y terracería. En ciertos casos puedefaltar una de ellas si el terreno natural es propio para cumplir las funciones dela misma.

Los materiales usados con este objeto pueden obtenerse de suelos en los quepredominen los fragmentos gruesos o medios con finos; también se puedenbt d i lit d it b lt t bobtener de rocas como riolitas, andesitas, basaltos y tobas.

Pavimento. Se define como la capa o conjunto de capas de materialapropiados, comprendida (s) entre el nivel superior de las terracerías y lasuperficie de rodamiento uniforme de color y textura apropiados resistente asuperficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente ala acción del tránsito, a la de intemperismo y otros agentes perjudiciales, asícomo transmitir adecuadamente a las terracerías los esfuerzos producidos porlas cargas impuestas por el tránsito.


Subbase. Es la capa de material colocado sobre la subrasante, su función es resistirlos esfuerzos que transmite la base y distribuirlos a la subrasante. De preferencia seutilizan materiales como mezclas de arena, limo y grava (menor a 5% en partículasmayores de 51 mm )mayores de 51 mm.).

Base. Es la capa construida sobre la subbase, cuyo objetivo es soportar las cargasde los vehículos y distribuirlas a las capas subyacentes de manera que noproduzcan deformaciones perjudiciales. Los materiales empleados en general sonarenas y gravas bien seleccionadasarenas y gravas bien seleccionadas.

Carpeta. Es la capa más superficial de la vía, constituida por fragmentos de roca yproductos asfálticos.

Subrasante. Esta capa de material colocado directamente sobre las terracerías, dep ,menor calidad que la subbase.

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS.El terreno sobre el cual se construirá la vía terrestre puede estar formado por rocas,suelos o ambos y en todos los casos es posible que se presenten problemas. Seconsidera a la roca, en general, como un buen terreno de cimentación, puescomúnmente transmitirá esfuerzos menores a su resistencia.


Rocas sedimentarias

Se cuentan los suelos y las rocas deleznables que pueden ser excavadas conycierta facilidad, sin embargo las calizas masivas de grano fino, en bancosgruesos, duras y resistentes, a las de grano grueso menos duras einconsistentes. También están las lulitas y margas que suelen ser muyalterables a la acción de la intemperie y al contacto con el agua. Asimismo sealterables a la acción de la intemperie y al contacto con el agua. Asimismo sepresenta el peligro de deslizamiento en rocas que muestran interestratificación de rocas duras con rocas suaves como calizas, areniscas y laslulitas; sin embargo, la saturación del agua puede hacer deslizar cualquiertipo de roca Las discontinuidades principalmente la estratificación (separa latipo de roca. Las discontinuidades, principalmente la estratificación (separa laroca en capas y bloques), pueden constituir factores de deslizamiento, debloques caídos o desprendimientos, si su relación con la pendiente natural oconstruida es desfavorable, si los planos de discontinuidad se inclinan en la

i di ió l fi i d l t d i l fi i d lmisma dirección que la superficie del terreno, es decir, que la superficie de laladera presenta la pendiente de echado.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesRocas ígneasRocas ígneas

Debido a su alta dureza, cuando se encuentran sanas, y exhiben pocasfracturas, en general es difícil de excavar y en estas condiciones permitetaludes de gran pendiente (sin peligro de desprendimientos) El deslizamientotaludes de gran pendiente (sin peligro de desprendimientos). El deslizamientose presentará sólo cuando el grado de alteración, al intemperismo y elfracturamiento son importantes, así como cuando la topografía abrupta y eldrenaje interno sean favorables para saturar la masa rocosa.

Rocas metamórficas

Las discontinuidades más comunes son la foliación, pizarrosidad yesquistosidad. Los planos que se constituyen estas discontinuidades pueden

fser también planos de deslizamiento, si su inclinación es favorable para elloen cortes y taludes.

Algunas rocas como los esquistos deben su inestabilidad a la presencia demicas las cuales son muy resbaladizas Sin embargo estos mismos planosmicas, las cuales son muy resbaladizas. Sin embargo, estos mismos planosde foliación, pizarrosidad, etc., presentan una ventaja al favorecer laexcavación, cuando se encuentra una gran cantidad de bloques por talesplanos.


Los suelos como material de cimentación pueden presentar los siguientesproblemas:

1. Asentamientos. Están relacionados con la reducción de volumen delmaterial subyacente por efecto de las cargas colocadas Losmaterial subyacente, por efecto de las cargas colocadas. Losasentamientos de mayor magnitud se presentan en suelos de origenorgánico o depósitos lacustres principalmente arcillosos.

2 Tubificación Es el efecto del flujo del agua al pasar a través de un suelo2. Tubificación. Es el efecto del flujo del agua al pasar a través de un sueloy producir el arrastre de las partículas más finas del suelo. Se presentanalrededor de las alcantarillas, cuando no están bien diseñadas; tambiénafecta a los taludes al provocar deslizamientos.

3. Licuación. Es la pérdida rápida a la resistencia al esfuerzo cortantedebido a:

Incremento de los esfuerzos cortantes actuantes con el correspondiented ll d l ió d ldesarrollo de la presión del poro.

Desarrollo rápido de presiones elevadas en el agua intersticial, producidaspor un sismo, explosión, etc. Se evita al compactar el suelo hasta unacapacidad relativa menor que 50 por cientocapacidad relativa menor que 50 por ciento.


Los cuatro factores que al conjugarse producen la licuación son: lasaturación del suelo, una compacidad relativa menor que 50 por ciento, unasolicitación dinámica y que el material esté formado de arena fina o limoarenoso

Empuje de tierras. Es el problema que se presenta al tratar de mantener dosmasas de tierra adyacente a distinto nivel, la solución consiste en construirmuros de retención o darles un talud adecuado.

• Fenómenos de geodinámica. Se refiere al movimiento en masa delterreno. Al movimiento de ladera, a un problema relativo a inestabilidad detaludes, sea éste un deslizamiento normal (solifluxión) o un fenómeno dereptación (creep)reptación (creep).

EXPLORACIÓN DE VÍAS TERRESTRES

Por su carácter de obra lineal extensa, las vías terrestres requieren en general, q gde exploraciones que alcancen profundidades someras, con espaciamientoamplio; sin embargo; serán las condiciones geológicas en primer término, lasque indicaran si será o no necesario un programa exploratorio muy detallado,como por ejemplo zonas inestablescomo por ejemplo zonas inestables.


El objetivo principal será la elección de la ruta más favorable para la víaterrestre. Se recomienda efectuar un reconocimiento aéreo, en el cualparticiparán tres especialistas, uno en localización de vías terrestres, por logeneral un ingeniero civil, uno en geotecnia o ingeniero geólogo y otro enestudios económicos (licenciado en Economía). El informe correspondientehará hincapié en las características topográficas, hidrográficas geotécnicasgenerales, así como en las económicas y aéreas. Posteriormente se hará lage e a es, as co o e as eco ó cas y aé eas os e o e e se a á afotointerpretación correspondientes, seguida por un reconocimiento de campode verificación y con esto se estará en posibilidad de elegir la ruta que cumpladel modo más conveniente con todos los requerimientos.

En la investigación detallada se requiere un análisis geológico ingenierilexhaustivo de la ruta, con objeto de conocer a fondo las condicionesgeológicas, de la actividad de los procesos endógenos y exógenos, laspropiedades ingeieriles de los materiales dentro del área, la carsticidad, lap p g , ,presencia de material expansivo o muy compresible, así como la clasificacióny localización de los materiales de construcción; todo esto con objeto deprevenir cualquier problema que pueda presentarse durante o después de laconstrucciónconstrucción.


Los resultados de la etapa de investigación detallada deben incluir el trazodefinitivo, el proyecto de puentes, los entronques, los pasos a desnivel, eldiseño de taludes de los cortes, la forma de obtención de los materiales deconstrucción de túneles, del diseño del drenaje menor, el procedimiento deconstrucción y las recomendaciones.

A lo largo y después de la construcción se puede construir valiosa informaciónd l i t f t d l t ió i i d b áde las excavaciones y cortes efectuados para la construcción, asimismo deberádarse atención especial a aquellas discontinuidades que, por efecto de larealización de cortes o edificaciones de terraplenes, puedan constituir factoresde movimiento en masa del terreno.

Se brindará atención al flujo de agua superficial y a los niveles piezométricos delos acuíferos, ya que el agua ocasiona fallas en la estructura y altos costos demantenimiento. Se determinará también la presencia local de materialproblemático como p eden ser las arcillas e pansi asproblemático como pueden ser las arcillas expansivas.

Las modificaciones al medio natural que rodea al sitio deberán ser evaluadaspara no producir grandes efectos negativos en su ecología.



DIRECTOS INDIRECTOSEtapas Levantam Pozos a Túneles y Métodos Métodosde

investigación

Levantamiento

geológico

cielo abierto y

trincheras

Túneles y socavone

s

Perforaciones

Fotogeología


cos

Métodos geosísmi

cos

Selección d l tde la ruta

más adecuada

y reconoci

X X Xmiento

preliminar

Exploración X X X X X Xón

detalladaX X X X X X

Construcción de la

vía X X X X X Xvía terrestre

X X X X X X


MÉTODOS DE EXPLORACIÓNDIRECTOS INDIRECTOS

OperacióOperación de la obra

X X X XBanco de materiale X X X X Xmateriale

sX X X X X


OBRAS PORTUARIASLas obras marítimas son las que exigen la mayor cantidad de conocimientostécnicos y que le imponen al constructor una lucha a cada instante contra lastécnicos y que le imponen al constructor una lucha a cada instante contra lasfuerzas naturales: acción, mecánica y química del agua del mar, efector delos vientos, de las corrientes, etc.

Tipo de puertosTipo de puertos

Un puerto es un sitio en el litoral, en un río o en su desembocadura, que sirvede refugio a las embarcaciones y que permitirá tomar o depositar mercancíase inclusive hacer la reparación del barco. Los puertos según la morfología delsitio pueden ser naturales o artificiales.

Un puerto natural por lo regular corresponde a una bahía y por suscaracterísticas ésta puede ser: abierta o foránea, o cerrada.

Una bahía foránea o abierta es aquella en la cual los navíos que anclan enella no están totalmente al abrigo de los vientos ni alejada de la marejada(Bahía de Banderas en Jalisco y en pequeño la de Puerto Marqués enGuerrero)Guerrero)


Por el contrario, un bahía cerrada es aquella que ofrece un abrigo completo alas embarcaciones (bahía de Acapulco, Guerrero y la Guaymas y San Carlosen Sonora)

Puertos artificiales son aquellos que a pesar de no haber condicionesmorfológicas satisfactorias, éstas se logran mediante la construcción dediques o rompeolas y escolleras ( puerto de Veracruz, y el petróleo de DosBocas en Tabasco)Bocas en Tabasco).

Hay otros puertos artificiales que no se construyen sobre el litoral sino atrásde la línea de costa. Estos puertos que reciben el nombre de puertosinteriores se construyen al aprovechar la desembocadura de un río o bien lay pexistencia de un estero (puerto Lázaro Cárdenas en Michoacán, en ladesembocadura del Rió Balsas; puerto Madero, Chiapas; puertoCoatzacoalcos, Veracruz sobre el río de igual nombre y el puerto de Tampico,Tamaulipas sobre el río PánucoTamaulipas sobre el río Pánuco.

En la República Mexicana sólo se cuentan con puertos pesqueros, puertoscomerciales y puertos petroleros.


Obras auxiliares y características

Un puerto por lo general está constituido de lo siguiente:Un canal de acceso definido por dos escolleras con un claro de 50 metros.Un antepuerto con unas dimensiones mínimas de 400 × 200 metros.Los muelles tienen por objeto permitir el embarque y desembarque depasajeros, así como la carga / descarga de mercancía. Sirven también enocasiones para protección del área del puerto al detener el material deocasiones para protección del área del puerto, al detener el material deacarreo litoralEl duque de alba es una estructura que sirve de protección a muelles yotras obras contra el impacto de barcos u objetos flotantes y estáp j yconstituida por pilotes de cimentaciónMuros o tablaestacas, son elementos de retención de suelos, en los límitescon una masa de agua.Un dique seco para reparación y construcción de navíos.Rompeolas y escolleras, ambas estructuras son de protección para puertosy bahías y sirven para dar entrada a los barcos en los muelles. Lasescolleras son perpendiculares a la costa y los rompeolas paralelos a ella oescolleras son perpendiculares a la costa y los rompeolas paralelos a ella oforma un ángulo pequeño. Se localizan con base en la dirección


Predominante del movimiento de olas y tormentas. Ambas estructuras evitanel arrastre de sedimentos en la costa pre ienen el a ol e Están hechas deel arrastre de sedimentos en la costa y previenen el azolve. Están hechas debloques naturales de roca o bien de materiales artificiales, los cuales debenser resistentes al ataque de erosión por efecto del mar.

Espigones (o espolones) son estructuras importantes que permitenEspigones (o espolones), son estructuras importantes que permitenensanchar o estabilizar las playas. Comienzan en la orilla y son oblicuas operpendiculares a la costa, hasta una profundidad de 2 metros y unespaciamiento variable desde una vez hasta tres veces su longitud. Tienenpor objeto detener en sus costados el material acarreado por las corrientespor objeto detener en sus costados el material acarreado por las corrientes.

Los edificios son aquellas obras destinadas a cumplir funciones deadministración, seguridad, almacenamiento de mercancías, estaciónmarítima para pasajeros equipo para mantenimiento de barcos etc Paramarítima para pasajeros, equipo para mantenimiento de barcos, etc. Paralos cuales será necesario efectuar estudios de cimentación.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesA las obras portuarias por el lugar que ocupan en la costa se les denomina:A las obras portuarias por el lugar que ocupan en la costa, se les denomina:exteriores o interiores. Las primeras son: diques, escolleras, rompeolas y losespigones; mientras que las segundas son: muelles, y atracaderos, los diquessecos, las esclusas, los duques de alba, las calas y las trampas.

Las obras exteriores tienen como objetivo principal crear una bahía o radaartificial, tan protegida como lo sea una bahía natural. Una bahía, sea natural oartificial, debe estar suficientemente protegida contra el viento y la marejada,de tal manera que cualquier embarcación pueda anclar o atracar; igualmentede tal manera que cualquier embarcación pueda anclar o atracar; igualmentelo debe estar contra las corrientes costeras a fin de evitar el azolvamiento delpuerto. El azolvamiento traería como consecuencia una disminución de laprofundidad o bien erogaciones por concepto de dragado.

En resumen, las obras exteriores tienen una doble función: abrigo yconservación del fondo marino.

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

Erosión y azolve

Un factor que es importante considerar cuando se desea construir un puertoes el que la línea de costa generalmente no es estable, ya sea por proceso deintemperismo y erosión o por movimientos tectónicos que producenlevantamientos y hundimientos de la costa.


Es necesario conocer qué tipo de fenómenos que producen e el sitio dondequedarán ubicadas las obras marítimas, para poder hacer una estimación delvolumen de sedimentos que tienen lugar en un cierto lapso. Desde esta formase sabrá si será preciso dragar la zona de maniobras de las embarcaciones dese sabrá si será preciso dragar la zona de maniobras de las embarcaciones deacuerdo con el tamaño de éstas. Se requiere además, del conocimiento deltipo de sedimentos que azolvarán el puerto, ya que depende del tipo dragadoque se usará.

Las escolleras y muelles situados adecuadamente pueden impedir el azolve,de ahí que será útil cualquier mejora de los afluentes y cauces tributarios quetiendan a disminuir la cantidad de sedimentos.

Antes de diseñar las obras que permiten el azolve, deberán determinarse lossiguientes factores:

• Dirección y sentido de llegada del viento, corrientes costeras y de marea,que acarrean los sedimentosque acarrean los sedimentos.

• Características principales de tales sedimentos.

• Cálculo aproximado de cantidades de sedimentos acumulados


Problemas de evolución de la costaProblemas de evolución de la costa

Las costas escarpadas pueden presentar problemas de movimiento de masa delterreno, así como la caída de grandes bloques por efecto de la erosión marina alpie de los acantilados y la absorción de agua da las masas de roca que facilita elp y g qdeslizamiento. Deberá tenerse en cuenta aquellos fenómenos que puedanocasionar una alteración súbita de la morfología de la costa, como son laactividad volcánica y la sísmica.

Por otro lado, la velocidad y dirección del movimiento tectónico deberán serconsiderados al evaluar la evolución morfológica de las costas.

Bancos de material

Para la construcción de escolleras y rompeolas se requieren bloques de grandesdimensiones, las cuales el banco de materiales está muy alejado. En estoscasos se utilizan los “tetrápodos” o cuerpos irregulares, los cuales son deconcreto, de dimensiones variables y son colocados a volteo con grúa. La mismaconcreto, de dimensiones variables y son colocados a volteo con grúa. La mismafunción tienen los llamados bolsacretos, que no son sino costales rellenos decemento y arena (mortero).

En ocasiones se llega a contar con rocas, las cuales deben reunir característicascomo: tamaño, resistencia a la corrosión del agua de mar, y a la abrasiónproducida por las olas.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesCimentación de estructurasCimentación de estructuras

Especialmente en las estructuras que se encuentran dentro del mar como sonlos rompeolas, muelles, etc., será necesario determinar si se requerirán decimentación o bien los materiales serán colocados simplemente a volteo Porcimentación o bien los materiales serán colocados simplemente a volteo. Porlo general la cimentación que se utiliza en estos casos es la de pilotesprefabricados por percusión o perforaciones donde se colocarán los pilotes.Posteriormente con base en dichos pilotes, se cuela una plancha de concretoa partir de la cual se sigue toda la estructuraa partir de la cual se sigue toda la estructura.

EXPLORACIÓN DE PUERTOS

Para una investigación preliminar se requieren los siguientes datos:Suelos: extensión, localización y clasificación.Rocas: clasificación, estratigrafíaProcesos costeros: tamaño de olas, corrientes, mareas, dirección de losvientos, vida marina que afecta el área de estudio.vientos, vida marina que afecta el área de estudio.Estratigrafía: distribución de las formaciones o unidades litológicas.Geomorfología: génesis y evolución de las formas de relieve costero;geodinámica externa: fenómenos de erosión, transporte y acumulación,deslizamientos, creep, perturbaciones ciclónicas; geodinámica interna:deslizamientos, creep, perturbaciones ciclónicas; geodinámica interna:vulcanismo, sismicidad, esfuerzos tectónicos.


CANALES Y DUCTOSCANALES Y DUCTOSLas dos clase principales de canales son la de navegación y la de irrigación.

Los canales utilizados para la navegación de embarcaciones, de gran tonelajeLos canales utilizados para la navegación de embarcaciones, de gran tonelajesuelen resultar muy costosos, debido básicamente a la gran magnitud de lasobras requeridas y a la diversificación de materiales geológicos queatraviesan; por esa razón no son muchos los que se han construido.

En México los que sí tienen un uso más común son los canales de irrigación,que son excavaciones longitudinales, de poca profundidad, generalmenterevestidas, que se construye a lo largo de líneas previamente determinadas,con una pendiente apropiada., con objeto de distribuir el agua. Por lo generalp p p , j g gconstituyen parte de un programa mayor de abastecimiento de agua, comoson las presas, acueductos, plantas generadoras de energía, drenajes (aguasnegras).

En el caso de canales de irrigación hay de dos tipos:

a) Principales: toman el agua directamente de la presa o de un río y ladistribuyen a los canales laterales. Se localizan siguiendo sensiblementeuna curva de nivel y con una pendiente tal que no erosiones ni provoqueuna curva de nivel y con una pendiente tal que no erosiones ni provoqueacumulación de sedimentos.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesb) Laterales o ramales: distribuyen el agua desde el canal principalb) Laterales o ramales: distribuyen el agua desde el canal principal

directamente al terreno de cada agricultor. Se ubican de acuerdo con latopografía o con una cuadrícula establecida.

Si el material en que se realiza la excavación es relativamente resistente eqimpermeable, el canal no tendrá que ser revestido.En el caso contrario, cuando haya infiltraciones considerables de agua o quese presenten problemas de erosión, el canal deberá ser revestido. Elrevestimiento puede ser mampostería tierra compactada concreto gunitarevestimiento puede ser mampostería, tierra compactada, concreto, gunita,materiales bituminosos, mortero, cemento o mezclas de tierra y bentonita.La sección interior del canal casi siempre es trapezoidal; como un túnel en elpiso del canal es el fondo. La parte interna del canal que está en contacto conel agua es el “perímetro mojado”. El canal puede estar situado por encima delterreno mediante la construcción de un terraplén o bien hallarse al nivel delterreno natural (zanjas).Por otra parte los acueductos y combustoleoductos tienen como finPor otra parte, los acueductos y combustoleoductos tienen como fintransportar fluidos, gases o sólidos en grandes cantidades y a distanciasconsiderables, comúnmente por medio de bombeo, ya sea en superficie o aprofundidad. En los ductos es muy importante la estabilidad de las laderas porel alto grado de seguridad mientras que en un canal la permeabilidad de losel alto grado de seguridad, mientras que en un canal la permeabilidad de losmateriales que se atraviesen es preponderante.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesPROBLEMAS GEOTÉCNICOS Y EXPLORACIÓNPROBLEMAS GEOTÉCNICOS Y EXPLORACIÓN

Investigación preliminar

Los exámenes técnicos para los canales son similares a los de carreteras yvías férreas. Se preparan los perfiles longitudinales y transversales a lo largode la ruta elegida y se determinan las profundidades de las zanjas y las alturasde los terraplenes. Después de contar con estos datos pueden llevarse a cabolos estudios geotécnicos. En el proyecto de un canal tiene que satisfacerse lasg p y qsiguientes exigencias geotécnicas mínimas:1. No habrá asentamiento perjudicial del canal dentro del material

subyacente.2 Las laderas serán estables2. Las laderas serán estables.3. El fondo y las laderas deberán ser impermeables, previniendo las pérdidas

de agua permisibles.Asimismo habrá de prepararse un mapa geológico superficial. Éste deberá

d f j d l d d d 60 t d h á l lit d d lrodear una faja de alrededor de 60 metros de ancho, más la amplitud de laparte superior del canal elegido. El mapa mostrará las condiciones geológicasque se encontraron, maniobrabilidad de los materiales, los cruces conarroyos, ríos, carreteras y otras obras, los bancos de material para laconstrucción, el abastecimiento de agua y la localización de plantas de bombeopara adultos.


Investigación detallada

Los estudios geológicos superficiales determinarán la necesidad de efectuarexplosiones adicionales sobre la ruta definitiva que se eligió.

En los canales principales se abrirán cuatro o cinco pozos a cielo abierto comomínimo, o donde las condiciones geológicas la requieran. Las perforacionescon maquina deben efectuarse a lo largo de la línea central del canal con unaseparación aproximada de 300 metros y se harán perforaciones adicionales siseparación aproximada de 300 metros y se harán perforaciones adicionales silas condiciones geológicas o topográficas cambian mucho o en lugares dondese colocarán estructuras mayores. Asimismo beberán llevarse desde losmateriales críticos hasta la roca sana o profundizar por lo menos tres metrospor debajo del nivel del canal si se tiene un buen conocimiento de la geologíapor debajo del nivel del canal, si se tiene un buen conocimiento de la geología,puede darse la perforación a profundidades someras o hacerse innecesarias.

Deberán tomarse muestras superficiales y subterráneas a lo largo dellineamiento para hacerles ensayos de laboratorio y entender mejor loslineamiento para hacerles ensayos de laboratorio y entender mejor losdetalles de la roca excavada. También es aconsejable llevar a cabo pruebasde campo de permeabilidad conforme se va perforando.

Los métodos geofísicos de resistividad ayudan a definir la posición del nivelfreático, el espesor de la roca intemperizada o localizar rocas muy permeables

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesPara conocer la maniobrabilidad de los materiales y la profundidad a la que sePara conocer la maniobrabilidad de los materiales y la profundidad a la que seencuentra la roca sana es aconsejable utilizar el método sísmico de refracción.

Además debe considerarse ña posibilidad de tener deslizamientos de tierra.Por eso habrá que señalarse en el mapa los ya existentes así como hacer unPor eso habrá que señalarse en el mapa los ya existentes, así como hacer uncálculo de su influencia en la construcción y mantenimiento de futuros canales.Los estudios sobre deslizamientos preexistentes dan una idea sobre la futuraestabilidad de la paredes del canal.

Los datos geológicos que deben estudiarse son:• Suelos: espesor, extensión, clasificación, composición, textura, escritura,

porosidad y permeabilidad.R l ifi ió id d bilid d• Rocas: clasificación, textura, estructuras, porosidad, permeabilidad yprofundidad de la roca sana.

• Pliegues: presencia, tipo y orientación.• Discordancias: tipo y magnitud• Discordancias: tipo y magnitud.• Estratigrafía: unidades litológicas, espesores, distribución.• Geodinámica externa: erosión, tipo y extensión del intemperismo, transporte

y acumulación (factores que modifican o destruyen los canales).y acumulación (factores que modifican o destruyen los canales).Movimientos en masa del terreno, solifluxión, creep y avalanchas.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentaciones• Hidrogeología: flujo de agua superficial y subterránea; configuración• Hidrogeología: flujo de agua superficial y subterránea; configuración,

profundidad y fluctuación del nivel de aguas freáticas, geometría de losacuíferos, volumen de los mismos; efecto de la excavación del canal en lospatones de agua superficial y subterránea.M t i l d t ió lid d l• Materiales de construcción: calidad y volumen

Es importante la disposición de los materiales de construcción para laselección del revestimiento en los canales, para evitar pérdidas excesivas delagua debidas a filtraciones; para evitar deslizamientos en los materialesagua debidas a filtraciones; para evitar deslizamientos en los materialesinestables o para evitar la acumulación exagerada de fango en los canales.Hay diversos materiales para de revestimiento:• Revestimiento de concreto. Da protección, duración y estabilidad, aunque

es costoso propenso al resquebrajamiento por la temperatura y dees costoso, propenso al resquebrajamiento por la temperatura y deresistencia relativamente baja a las presiones hidrostáticas externas o porsuelos expansivos.

• Revestimiento de barro. Es el método más simple de reducción deinfiltraciones, pero no es muy eficaz ni es duradero, pues el agua erosiona, p y , p glos materiales.

• Revestimiento de tierra compactada. Es uno de los mejores, la grava bienmezclada con arena – arcilla (GW – GC) da los mejores resultados. Suprincipal desventaja es que necesita una cantidad muy grande de

ió d á l hi b h di i d l i t iexcavación y además la hierba crece mucho disminuyendo la resistenciadel canal.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentaciones• Revestimiento de asfalto La flexibilidad de estos revestimientos permite• Revestimiento de asfalto. La flexibilidad de estos revestimientos permite

usarlos con asentamientos o suelos expansivos; pero no tienen unaresistencia satisfactoria a la presiones o golpes.

Es importante mencionar que el talud que debe dársele a las paredes de uncanal depende de la geologíao Canal en roca completamente sana 0.25 : 1o Canal en roca ligeramente sana 0.50 : 1o Canal en roca alterada 1 1o Canal en roca alterada 1 . 1o Canal en materiales blandos 1.5 : 1

Investigaciones durante y después de la construcciónInvestigaciones durante y después de la construcción

En esta etapa hay que tener cuidado de los fenómenos de erosión,intemperismo o acumulación, así como los desplazamientos que puedaocurrir.

Es aconsejable también obtener los niveles piezométricos y de ser necesarioobtener de una manera más exacta la permeabilidad de los suelos o rocaspara evitar lo más posible las filtraciones.


MÉTODOS DE EXPLORACIÓNDIRECTOS INDIRECTOS

Etapas de Levantamie Pozos a cielo Túneles y Perforacion Fotogeolog Métodos Métodos

investigación

nto geológico

cielo abierto y

trincheras

Túneles y socavones

Perforaciones

Fotogeología geoeléctric

osgeosísmico

s

Selección de la ruta y reconocimi X Xreconocimi

ento preliminar

X XExploración detallada d l t X X X X X Xde la ruta X X X X X X

Construcción de la

obra X X X X X XOperación de la obra XBancos de

material X X X X


EDIFICACIONESEDIFICACIONESHacer una edificación no importa cual sea su tamaño y el destino que se le vaa dar, requiere necesariamente del conocimiento geotécnico del terreno dei t ió l fi d d t i ál á l d f icimentación, con el fin de determinar cuáles serán las deformaciones y

riesgos de falla que pudiera presentar y cuál será la cimentación que más seajuste a las condiciones del terreno.

Para tener una mejor participación en la investigación geotécnica el geólogoPara tener una mejor participación en la investigación geotécnica, el geólogodebe conocer los diferentes tipos de estructuras y cimentaciones, su modo deconstrucción y preocuparse de la mejor adaptación de la estructura a lascondiciones geológicas del sitio, considerando su influencia sobre los terrenosi d t S i i t d l t d tcircundantes. Sus conocimientos de los conceptos de carga muerta y carga

viva debe ser claro, así como de los sometimientos externos a que puedaestar sujeta la obra.

Las edificaciones están divididas en cuatro tipos principales:Las edificaciones están divididas en cuatro tipos principales:• Edificios residenciales.• Edificios comerciales.• Edificios industrialesEdificios industriales.• Plantas de fuerza y bombeo.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesDefinición de la cimentaciónDefinición de la cimentación

Es la parte que soporta a una estructura y se considera como la transición ola liga entresuelo y/o la roca subyacente. Sus características de diseñodepende de la estructura por construir de las propiedades mecánicas deldepende de la estructura por construir, de las propiedades mecánicas delmaterial del sitio y aun de factores de tipo económico. La dimensión de unacimentación debe responder a un doble imperativo:

• Permitir la transmisión de esfuerzos compatibles con la resistencia a la• Permitir la transmisión de esfuerzos compatibles con la resistencia a laruptura del terreno (conocimiento de capacidad de carga).

• Limitar la importancia de los asentamientos y repartirlos mejor(conocimiento de asentamientos diferenciales).( )

Tipos de cimentaciones

Cimentaciones poco profundas

Se trata de cimentaciones en las que la profundidad de desplante no esmayor que un par de veces el ancho del cimiento. Los tipos más frecuentesson los siguientes:


a) Zapatas aisladas o individuales: Es el agrandamiento de una columna en subase para reducir las presiones que se ejercen sobre el terreno, alaumentar el área en las que se distribuyen. El cimiento puede tenercualquier forma, pero la cuadrada es la más económica desde el punto deq , p pvista de la construcción. Por lo general son de concreto reforzado.

b) Zapatas corridas: Es un cimiento continuo que soporta un muro o tres omás columnas en línea recta. Se emplea para dar continuidad estructural,sobre todo en suelos de resistencia baja o cuando se transmitirán grandescargas de suelo.

c) Losas de cimentación: Son un tipo de cimientos combinados que soportanmás de tres columnas que no estén en línea recta y que proporcionan lamás de tres columnas que no estén en línea recta y que proporcionan lamáxima área de cimentación para un espacio determinado con la mínimapresión en la cimentación y por tanto mayor seguridad contra la falla delsuelo. Son utilizados cuando la resistencia del suelo es muy baja o cuandol ltlas cargas son muy altas.

d) Cajones de cimentación: Se emplean en terrenos compresibles para reducirla descarga neta y evitar así incrementos de presión en la masa del sueloque pudieran producir asentamientos intolerables Hay tres tipos deque pudieran producir asentamientos intolerables. Hay tres tipos decajones:


Cimentaciones parcialmente compensadas. El peso de la estructura esC e ac o es pa c a e e co pe sadas peso de a es uc u a esmayor que el volumen de suelo excavado.

Cimentaciones compensadas. El peso de la estructura y del volumen delsuelo excavado son iguales y por ello no se alteran los esfuerzos.

Cimentaciones sobrecompensadas. El peso del terreno excavado es mayorque el de la estructura y ésta tiende a emerger.


Cimentaciones profundasCimentaciones profundas

Con estas cimentaciones se alcanzan profundidades que varían entre 20 y100 metros aproximadamente. Los elementos que la s constituyen sedistinguen entre sí por la magnitud de su diámetro o su lado, según sean dedistinguen entre sí por la magnitud de su diámetro o su lado, según sean desección recta, circular o rectangular, que son los más comunes.


a) Pilotes. Su diámetro varía entre 30 cm. Y un metro, se utiliza cuando serequiere:

• Transmitir las cargas de una estructura a través del suelo blando o a travésdel agua, hasta un estrato de suelo resistente que garantice el apoyoadecuado (por pilotes de punta).

• Distribuir la carga dentro de un suelo de gran espesor, por medio de lafricción lateral que se produce entre suelo y pilote (pilotes de fricción).

• Proporcionar el debido anclaje a ciertas estructuras (como tabla estacas) oi ti l f l t l j b ll ( l dresistir las fuerzas laterales que se ejerzan sobre ellas (como en el caso de

un puente). En estas condiciones se suele recurrir a pilotes inclinados.

• Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a subpresiones, resistir el volteode muros y presas de concreto o cualquier efecto que trate de levantar lade muros y presas de concreto o cualquier efecto que trate de levantar laestructura (pilotes de tensión)

• Alcanzar con la cimentación profundidades ya no sujetas a erosión,socavación y otros efectos nocivos.y


b) Pilas, cilindros y cajones. Solamente se distinguen de los pilotes por sumayor diámetro (creciente), el criterio para el cálculo de capacidad decarga y asentamientos es el mismo que para los pilotes.g y q p p

• Pilas: diámetro de uno a dos metros.

• Cilindros: de tres a seis metros de diámetro. Se hacen de concreto y estánhuecos en el centrohuecos en el centro.

• Cajones profundos: paralelepípedos de concreto y huecos también.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesProblemas geotécnicosob e as geotéc cos

El geólogo deberá definir o proporcionar la información que conduzca aestablecer cuáles serán los problemas que se presentarán durante lasexcavaciones iniciales y luego durante los trabajos de cimentación.

Con base en la información que se establecerá el programa de investigacióndetallada complementaria que puede comprender, además de los sondeos demuestreo continuo y la realización de pruebas de campo, la aplicación dealg no o alg nos métodos geofísicosalguno o algunos métodos geofísicos.

Problemas de excavación

La investigación geológica mencionada debe llevar a considerar: el tipo detalud para el material en los muros de la excavación, la dificultad probable alexcavar, la estabilidad del piso y las paredes, las condiciones de aguasubterráneas.

Si la excavación es en roca dura no afectada por la meteorización los murosSi la excavación es en roca dura no afectada por la meteorización, los murosserán estables; aun con pendientes muy fuertes; sin embargo puede ocasionardificultades la posible presencia de fallas, de fracturas, la inclinacióndesfavorable de las capas, o las intercalaciones de rocas competentes con

fincompetentes; por lo que en las rocas ígneas y metamórficas la estabilidad nocrea grandes problemas.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesSi se excavan suelos es importante la estabilidad de las paredes Las arenasSi se excavan suelos, es importante la estabilidad de las paredes. Las arenasy gravas son medianamente equilibradas con pendientes aproximadamente de1:1. Sin embargo, estos materiales, como arcillas o limos, pueden presentardesmoronamientos debidos a la acción del agua o por vibraciones. Paradisminuir estos problemas (y aumentar la estabilidad), pueden hacerseescalones (bermas) a intervalos críticos, con objeto de reunir el material quecae, para regular la superficie de drenaje o para hacer más tendida lapendiente de un banco alto y dar mayor estabilidad.p y y

Problemas de cimentación.

Hay dos tipos básicos de material de cimentación inestables:1 Aquellos materiales susceptibles de modificar su estado bajo la acción del1. Aquellos materiales susceptibles de modificar su estado bajo la acción del

agua como suelos y rocas expansivas (arcillas, montmorrilloníticas,suelos con sulfato de sodio anhidro y algunas pizarras. Debe evitarse laconstrucción sobre este tipo de material; una posible solución esremo erlos rempla arlos con material compacto o bien impedir laremoverlos y remplazarlos con material compacto, o bien impedir lainfiltración del agua bajo los cimientos.

2. Aquellos sometidos a un asentamiento rápido cuando están saturados,como los loess En estos suelos el agua superficial de be drenarse haciacomo los loess. En estos suelos el agua superficial de be drenarse haciafuera de la cimentación.


Problemas de aguas subterráneas

Debe cuidarse de no llevar a la cimentación por debajo del nivel freáticosiempre que esto sea posible, puesto que se puede ocasionar inundaciones

fque dificulten o imposibiliten el trabajo y sea necesario impermeabilizar la partesubterránea. Por otro lado las estructuras situadas por debajo del nivel freáticoestán sometidas a una subpresión, la cual, si la estructura es débil, puedeprovocar el levantamiento del piso o derrumbe de muros.

Problemas de geodinámica externa

En el caso de edificios que estén colocados al pie de una colina o sobre unterreno accidentado, deben examinarse además de la naturaleza de losterreno accidentado, deben examinarse además de la naturaleza de losmateriales y la presunción de agua, las discontinuidades para evitar losposibles deslizamientos.

Problemas de geodinámica interna (sismicidad)

En las estructuras de cualquier tamaño, se depende considerar la presencia desismos; los estudios de diseño antisísmico deben incluir evaluaciones sobreposibles fallas de suelos y una estimación de la severidad de las sacudidas del did d l t i fl i l t t t idlas sacudidas del terreno y su influencia en la estructura construida.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesExploración de edificiosExploración de edificios

El programa exploratorio para la cimentación de un edificio de pende de losfactores, el peso de la construcción y el fin para el que se vaya a construir. Lasestructuras ligeras no requieren tanto estudio preliminar, mientras que parag q p , q puna estructura pesada o que vaya a producir fuertes vibraciones esimprescindible explorar las cargas producidas por la estructura.

El tipo y detalle de la exploraciones depende de varios factores como son elftipo de edificio y su importancia, la accesibilidad del sitio, la clase de roca o

suelo, la profundidad hasta donde las cargas afecten al terreno y lascondiciones superficiales y subterránea del área.

El número de perforaciones depende de la relación entre la variabilidadEl número de perforaciones depende de la relación entre la variabilidadhipotética de los materiales de la cimentación y la magnitud del área de laestructura. Lo ideal seria hacer una perforación en cada columna, peroordinariamente puede obtenerse información suficiente si sólo se perfora enl i d l difi i l l t á á d ilas esquinas de los edificios y en los lugares que estarán más cargados, y sino se harán otros adicionales según la complejidad de las condicionesgeológicas superficiales y subterráneas.

Deben hacerse pruebas de penetración estándar para explorar suelos asíDeben hacerse pruebas de penetración estándar para explorar suelos, asícomo perforaciones con máquina rotatoria en el caso de rocas, para obtener

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,subterráneas y cimentacionesNúcleos que después serán ensayados en el laboratorio y conseguir susNúcleos, que después serán ensayados en el laboratorio y conseguir suspropiedades mecánicas.

Es aconsejable para edificios de plantas de energía subterráneas, hacer unsocavón exploratorio hasta el emplazamiento aproximados de la cámara y desocavón exploratorio hasta el emplazamiento aproximados de la cámara y deahí perforar si es necesario.

Con las muestras logradas durante la exploración del sitio, se llevan a caboestudios de mecánica de suelos y mecánica de rocas para determinar ely pcomportamiento de los materiales en el sitio donde se hará la cimentación.

La información geológica que requieren en general los estudios de cimentaciónson:• Extensión y tipo de suelos.• Tipos de rocas, sus características y estratigrafía.• Fallas, fracturas, zonas de cizalla o variaciones de los materiales en las

zonas que sugieren inestabilidad.q g• Flujo del agua subterráneas y superficial.• Fenómenos de erosión, movimientos en masa del terreno, deslizamientos,

creep, avalanchas.• Esfuerzos tectónicos y sismicidad; son importantes para estructuras críticas• Esfuerzos tectónicos y sismicidad; son importantes para estructuras críticas

como plantas nucleares, cuya cimentación requiere análisis especiales.


BANCO DE MATERIALES

En las obras de ingeniería civil es de gran importancia contar con un buenEn las obras de ingeniería civil, es de gran importancia contar con un buenbanco de material en la construcción ya que a menudo la elección de material,así como por la cantidad y calidad de los mismos. Por lo regular es necesarioconstruir caminos de acceso a los mismos, algo que se debe contemplardesde el p nto de ista económicodesde el punto de vista económico.

DEFINICIÓN: Se entiende aquel lugar en la corteza terrestre constituido porroca o material granular (arena, grava, arcilla, etc.) susceptible de se utilizadoen la construcción.en la construcción.

De acuerdo con el tipo de obra civil por construir, obras urbanas o suburbanas(presas, túnel, puerto, etc.) se requieren diferentes tipos de materiales deconstrucción que deberán cumplir con características especiales.


Las principales fuentes para una obra de construcción son: depósitosaluviales, rocas masivas, sean éstas ígneas, sedimentarias ometamórficas; algunos materiales volcánicos y otros producto dealteración de rocas in situ.


AGEGADOS PARA CONCRETOConocidos también como áridos y son todos aquellos materiales inertesque aglomerados por medio de una matriz cementante, forman una masaque según sus características pueden ser: concreto, mortero, argamasa,etc.

Las características principales que deben ser determinadas para evaluarla utilización de un material como agregado para concreto son:

1. Composición: Materiales que no reaccionen químicamente con los álcalisde cemento (ocasiona una rápida destrucción de la estructura

t id ) E t l d tiliconstruida). Estas son algunas rocas que no pueden utilizarse.


ROCAS REACTIVAS

COMPONENTESREACIVOSREACTIVAS REACIVOS

• Rocas silíceas: Pedernal opalino Pedernal de calcedonia Calizas silíceas

Ópalo SiO2, NH2OCalcedonia SiO

• Rocas volcánicas: Riolitas y tobas riolíticas Dacitas y rocas d íti A d it

Calcedonia SiO2

Calcedonia y/u ópalo

dacíticas Andesitas

Vidrio, vidrio desvintrificado y tridimitaSiO2


• Rocas metamórficas: FilitasHidromica (illita)

• Rocas varias: Todas las rocas que contengan filoncillos, inclusiones, revestimientos externos o granos detríticos de gópalo, calcedonia o tridimita. Aparentemente, también cuarzo muy fracturado por proceso naturalnatural.


2. Forma: Se buscan angulosas con las que se logra una buena adherenciacon el cemento y una mejor resistencia.

3. Tamaño: Los agregados pueden tener tamaños que varían desde arenas3 a a o os ag egados puede e e a a os que a a desde a e asa grandes bloques.

4. Dureza: Se requieren de materiales duros e inalterados.

5 Porosidad: Es importante que tengan una porosidad baja5. Porosidad: Es importante que tengan una porosidad baja.

6. Resistencia al intemperismo y abrasión. Algunas rocas se alteran muyfácilmente por lo que no son recomendables como agregados paraconcreto

Es común emplear arena y grava como material de agregado, las cuales seencuentran en: rellenos aluviales, llanuras de inundación, terrazas, conos dedeyección, dunas, así como en suelos residuales.

En la actualidad, se ha venido usando como agregado de concretos y comosustituto de la arena y grava a la escoria de altos hornos, arcilla, lutita, ceniza,perlita, etc. Conocidos como “agregados ligeros”, por su bajo peso específico.


ENROCAMIENTOSEn general es un material rocoso depositado para construir un pedraplén o biencolocado en una pendiente; puede ser natural excavada o construida con elcolocado en una pendiente;, puede ser natural, excavada o construida, con elfin de protegerla de agentes físicos y químicos que la destruirán sin cubierta.

El material se coloca a mano o bien mecánicamente a volteo, es decir, comocae del vehículo que lo transporta.q p

Las propiedades requeridas en un material para este uso son: alta resistenciaal intemperismo o al impacto y a la abrasión, gran dureza, densidad de alta amoderada y consecuentemente gran durabilidad. Por lo general se empleanrocas fresca, sanas y masivas como pueden ser el granito, diorita, gabro,basalto, caliza, cuarcita.

Existen discontinuidades como la estratificación, las juntas, fracturas yfoliación condicionan la e plotación de los materiales empleados así como elfoliación condicionan la explotación de los materiales empleados, así como eltamaño, forma y distribución en la cantera.


CEMENTOEs un producto artificial, utilizado para la fusión parcial de una mezcla demateriales naturales. La mezcla usual para fabricar cemento consiste en caliza(C CO ) ill i ill ( i l tid d i(CaCO3), arcilla o pizarra arcillosa (que proporcionan las cantidades necesariasde sílice y alúminia) y una pequeña cantidad de óxido de hierro.

Las calizas empleadas pueden variar mucho en dureza textura y composiciónLas calizas empleadas pueden variar mucho en dureza, textura y composiciónquímica, pero el magnesio, la sílice libre y el azufre son elementos que hay queevitar.

Las arcillas utilizadas son a menudo impuras pero es preciso que contengancantos o partículas sólidas libres.


MATERIALES FINOS O GRANULARES.Se agrupan materiales como grava, arena, limo y arcilla, utilizados en presasde tierra, en terraplenes para vías terrestres, en revestimientos de canales.T t l ill l d l li d d ó it l i lTanto la arcilla como la arena pueden ser localizados en depósitos aluviales yloésicos.

BALASTOSon materiales colocados bajo y entre los durmientes de una vía férrea, parasoportarla y transmitir los esfuerzos al terreno, cuando pasa el tren sobre ellos.

El balasto debe ser elástico y en particular cada elemento debe ser resistentel h l d á f t i t t l b ióal choque con los demás fragmentos, y resistente a la abrasión.


EXPLORACIÓN DE LOS BANCOS DE MATERIALESEXPLORACIÓN DE LOS BANCOS DE MATERIALESLas exploraciones que se realizan para la obtención de materiales deconstrucción están relacionadas con dos aspectos:

1.Determinar si dentro del área cercana al sitio existe suficientementematerial para construir la obra.

2.Conocer de que otros materiales se dispone en la cercanía del sitio.

Los principales objetivos que deberán fijar en la búsqueda de un banco dematerial, serán:•Descubrir la mejor calidad posible.j p•Buscar la homogeneidad del yacimiento.•Minimizar los gastos de la puesta de explotación.•Examinar las posibilidades de envío.

También deben obtenerse muestras de ensaye de laboratorio, con lo cualademás del conocimiento de la petrografía, se obtendrán datos decarácter ingenieril, como:g


•Resistencia a la comprensión•Dureza•Permeabilidad•Peso específico•Resistencia a la abrasión•AlterabilidadAlterabilidad•Pruebas de intemperismo acelerado

También es recomendable obtener datos sobre los métodos de excavacióntili bl d d d i fl f t l f did d lutilizables en cada caso, donde influyen factores como: la profundidad a la que

se encuentra la roca bajo la cubierta de suelo y localización del nivel de aguasfreáticas. (NAF)

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