PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE VALPARASO FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

Felipe Muoz La Rivera

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GEOTECNIA [CIV 422] TAREA N6:

Anlisis lectura: Tsunami Geology - What Causes a Tsunami? Clasificacin de suelos especiales

(1) ANLISIS LECTURA: TSUNAMI GEOLOGY - WHAT CAUSES A TSUNAMI? RESUMEN Los tsunamis son olas de gran tamao y gran velocidad que viajan a travs del ocano, provocadas principalmente por movimientos del suelo submarino. Los terremotos en la zona de subduccin causan mayoritariamente los tsunamis, a raz de la acumulacin de energa entre las placas de subduccin y superior debido al descenso de la primera, provocando una posterior restauracin de la segunda que empuja una gran masa de agua. Las mltiples olas generadas viajaran a travs del ocano (llegando incluso a zonas distantes) azotando las costas. INTRODUCCIN El conocer el origen de los fenmenos naturales que azotan nuestro planeta es de vital importancia, ms an a los que estamos afectos en nuestro territorio como son los terremotos y tsunamis. La generacin de los tsunamis principalmente por movimientos de suelos bajo el mar, sus caractersticas principales y la forma en las que las masas de agua viajan; incluso cruzando ocanos completos, se detallan a continuacin. Se identificar que dos fenmenos aparentemente separados, movimientos de agua y movimientos de placas, guardan una relacin directa. DESCRIPCIN DEL TEMA El movimiento repentino del suelo marino es el responsable de la formacin de una gran ola de mar que viaja a alta velocidad por el ocano acumulndose hacia aguas poco profundas: tsunami. Su origen pertenece principalmente a una gran erupcin volcnica, deslizamientos de tierra bajo el agua y en mayor medida debido a terremotos. Los terremotos generados en la zona de subduccin son los que mayormente causan los tsunamis, ya que debido a la friccin entre la placa de subduccin y la placa superior provocan una acumulacin de energa que se almacena a medida que la placa desciende y provoca una distorsin lenta de la placa superior. Cuando la energa acumulada supera las fuerzas de friccin entre las placas, la placa superior regresa a un estado similar al inicial sin dificultad, provocando un empuje al agua suprayacente generando la gran onda de agua. La onda inicia su viaje desde donde ocurri el terremoto; parte del agua ir hacia fuera y hacia todo el ocano abierto y en el mismo instante esta se dirigir hacia la costa rebajada recientemente. Se debe dejar en claro que los tsunamis no son ondas individuales, sino que son trenes de ola (mltiples olas). Adems, estos recorren grandes distancias a gran velocidad desde la zona donde se inici, siendo ejemplo de ello las olas de gran tamao que azotan las costas de Japn y Hawi tras un terremoto ocurrido en Chile tardando menos de 15 y 24 horas en llegar respectivamente.

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CONCLUSIN El haber entendido la geologa de los tsunamis nos permite relacionar como aquellos movimientos que asociamos a tierra (como suelo que pisamos) conocidos como terremotos son una de las principales causas de los tsunamis. Identificamos una directa relacin entre lugares donde encontramos juntas de placas tectnicas con la ocurrencia de terremotos y por ende de tsunamis, considerando tambin zonas costeras alejadas donde las olas tambin pudiesen llegar. Se aclar que un tsunami representa una serie de olas que se desplazan a altas velocidades en todas las direcciones. OPINION PERSONAL Comprender las causas de los tsunamis representa el primer paso para generar prevencin. Se debe considerar en primer lugar que no podemos evitar estos fenmenos, pero si podemos entenderlos y generar zonas de posibles catstrofes, realizar estimaciones de velocidades y tamaos de olas segn la magnitud del terremoto, disear y preparar las zonas costeras para enfrentarlos. Los ingenieros civiles tenemos un rol sumamente importante en el estudio y elaboracin de propuestas para enfrentar estos efectos naturales de nuestro planeta Tierra.

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(2) CLASIFICACIN DE SUELOS ESPECIALES Dentro de los suelos considerados especiales encontramos siete tipos: suelos dispersivos, suelos salinos y agresivos, permafrost, fangos, suelos expansivos, suelos Colapsables, y suelos licuables. A continuacin se explican cada uno de ellos, haciendo nfasis en los ltimos tres (segn lo solicitado en clases). SUELOS DISPERSIVOS Los suelos Dispersivos son aquellos donde las fuerzas de repulsin entre partculas finas superan las fuerzas de atraccin, razn por la cual floculan en presencia de agua, conllevando ello una reduccin del tamao de las partculas. El grado o riesgo de dispersin de partculas se puede medir de forma fsica mediante el ndice de dispersin (relacin entre el porcentaje de partculas menores en estado normal y en el ensayo de agua desmineralizada. SUELOS SALINOS (O AGRESIVOS) Los suelos salinos o tambin denominados agresivos son aquellos que tienen un PH cercano a 8.5, poseen sales solubles y contienen ms de un 15% de su capacidad inica de cambio saturada con iones de sodio. Dado su alto grado de sales se ven afectos a colapsos repentinos en condiciones de alto grado de evaporacin. PERMAFROST Este tipo de suelos se genera dado el congelamiento del terreno. La presencia de agua provoca el aumento de volumen, generando el deterioro de la roca base y formando zonas de acumulacin de hielo que originan expansin en pocas de fro y reblandecimientos en pocas calurosas. El principal problema lo presentan terrenos muy grandes permanentemente congelados (a grandes profundidades) donde el agua destruye la unin entre partculas y su descongelamiento posterior provoca una disminucin en la resistencia generando problemas de apoyo. FANGOS (SUELOS SENSITIVOS Y MUY BLANDOS) Los fangos (o suelos blandos y sensitivos) corresponden a depsitos de finos, saturados y muy blandos con materia orgnica, que presentan altos contenidos de humedad (superando en ocasiones el lmite lquido). Son suelos muy deformables que tienden a perder su resistencia debido a deslizamientos. SUELOS EXPANSIVOS Los suelos Expansivos son aquellos que sufren un incremento en su volumen a raz de una modificacin de su estado debido a humedad (agua), como consecuencia de una tensin, denominada de hinchamiento, en la estructura interna. Podemos identificar como suelos Expansivos aquellos que poseen componentes minerales como caolinitas, ilita y montmorilonitas, donde los suelos arcillosos tienen la capacidad de contraerse (pierden humedad) y expandirse (ganar humedad). Debemos reconocer dos trminos; la calificacin de la expansividad dice relacin con que todas las arcillas tienen algn potencial de expansin en cuanto a ganar o perder agua (segn las condiciones del ambiente), y minerales activos los cuales tienen las capacidad de

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absorber molculas de agua dentro de su propia estructura molecular (montmorilonita, vermiculita, variedades de haloisita, etc) La clasificacin y reconocimiento de los suelos expansivos se basa en criterios regidos por altos valores de lmite lquido, ndice de plasticidad, contenido de partculas coloidales y valores pequeos del lmite de contraccin. En la Tabla 1: Clasificacin de suelos Expansivos se muestran los rangos asignados a cada uno de los tems.

Potencial de expansin

Expansin (%) medida en

consolidmetro bajo presin

vertical de 0,07 kgf/cm2

Lmite lquido (%)

Lmite de contraccin

(%)

ndice de plasticidad

(%)

Porcentaje de partculas menores de una micra

Expansin libre (%),

medida en probeta

Muy alto > 30 > 63 < 10 > 32 > 37 > 100

Alto 20 30 50 63 6 12 23 45 18 37 > 100

Medio 10 20 39 50 8 18 12 34 12 27 50 100

Bajo < 10 < 39 > 13 < 20 < 17 < 50

Tabla 1: Clasificacin de suelos Expansivos

SUELOS COLAPSABLES Los suelos Colapsables son aquellos depsitos de arenas y limos (pudiendo o no estar cementados por arcillas y carbonatos de calcio) que en estado seco resisten cargas considerables pero sufren prdidas de su conformacin estructural y reducciones de volumen exterior cuando aumenta el nivel de humedad. Podemos distinguir cuatro tipos de suelos Colapsables: Aluviales y coluviales (depositados en ambientes semi-desrticos por flujos torrenciales), elicos (depositados por el viento), cenizas volcnicas y suelos residuales (descomposicin in-situ de minerales de rocas). La colapsabilidad de los depsitos se identifica cuando el volumen de vacos es igual a la cantidad de agua en el punto del lmite lquido. Tendremos la siguiente relacin:

[1

+ ] 1 => El suelo es colapsable

Por otro lado, el grado de Colapsiblidad ser una relacin entre los esfuerzos en el presente y en el umbral de colapso y el coeficiente de hidroconsolidacin (). En la Tabla 2: Clasificacin de la Colapsibilidad se muestran los rangos y la respectiva clasificacin. Tendremos la siguiente relacin:

= 01

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Deformacin potencial de hidrocolapso () Clasificacin de severidad

0 0.01 Sin problema

0.01 0.05 Moderada

0.05 0.10 Problema potencial

0.10 0.20 Severa

> 0.20 Muy severa

Tabla 2: Clasificacin de la Colapsibilidad

SUELOS LICUABLES La Licuefaccin es la densificacin de suelos granulares saturados por la aplicacin de cargas cclicas; el suelo de comporta y fluye como lquido debido a que las vibraciones ssmicas aplican fuerzas al fluido que rellena los huecos entre los granos, causando la salida del lquido y compactndolos, provocando los asentamientos o deslizamientos. Lo anterior provoca principalmente una disminucin del esfuerzo efectivo del suelo dado el aumento de presin en los poros y la generacin de grandes deformaciones por la disminucin de la resistencia al corte. Las grandes deformaciones causan daos en la infraestructura que hay cimentada en dicho suelo. Para la identificacin de este tipo se suelos nos refugiamos en criterios geolgicos (suelos saturados), criterios composicionales (ndice de plasticidad y forma de los granos) y criterios de estado (esfuerzo, densidad y relacin de vacos). Para la clasificacin de los suelos licuables resulta necesaria la obtencin de la aceleracin a la cual ocurre la licuacin de una muestra de arena saturada (ello se hace en una Mesa vibratoria). Luego de ello se evaluarn los suelos segn los mtodos mostrados a continuacin:

a) Mtodo de Kishida y Ohsaki: relacin entre la posibilidad de licuacin y los valores del nmero de golpes a diferentes profundidades.

b) Mtodo de Seed: relacin de esfuerzos cclicos que causan la licuacin en funcin del nmero de golpes.

c) Mtodo SPT: Relacin de esfuerzos cclicos con ensayo de penetracin estndar para diversos nmero de golpes.

d) Mtodo Seed y de Alba: determina por medio de figuras determina la posibilidad de licuacin.

e) Mtodo de Robertson y Campanella: determina licuacin o no licuacin basado en la resistencia por la punta CPT.