Sesión 06: FLUJOS DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOS 1. Introducción Los medios rocosos fisurados son conjuntos macroscópicamente heterogéneos y anisótropos en cuanto a comportamiento hidráulico, aún en el caso de que se puedan considerar como homogéneos a escala pequeña o mediana (caso de fisuras pequeñas y muy densas). En cuanto a permeabilidad hay que decir que la mayoría de los macizos de rocas compactas (rocas duras) serían casi absolutamente impermeables si no estuviesen fracturados, aunque la importancia relativa de la permeabilidad por fisuras puede verse muy disminuida en ocasiones si es que la roca fracturada posee al mismo tiempo una permeabilidad primaria importante (caso, por ejemplo, de areniscas porosas fisuradas); en este caso las fisuras actúan de colectores no sólo del agua que contienen, sino de la que es cedida por las paredes de las fisuras. 2.- Definición Con frecuencia, las fracturas son estrechas y extensas, en otras ocasiones son de muy reducida extensión y aisladas, por lo que el movimiento del agua en las mismas es difícil (aun cuando la acumulación de agua en ellas sea importante) y su recarga deficiente.
3.- El comportamiento hidráulico de los macizos rocosos El comportamiento hidráulico de los macizos fisurados depende de una serie de factores: - Esfuerzos tectónicos: tectónicos: condicionan la existencia de todo tipo de fracturas (fallas, diaclasas, exfoliación, etc.).
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Acciones endógenas: dan lugar a diques, filones, intrusiones, etc., que unas veces favorecen y otras impiden el f lujo del agua.
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Clima: condiciona la alteración superficial de la roca y la formación de mantos permeables; también, el que las fisuras estén o no rellenas de materiales poco permeables; si las fisuras se colmatan de materiales impermeables (arcillas por ejemplo) la permeabilidad del macizo rocoso se ve seriamente afectada.
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Erosión: libera sobrecarga, produciendo descompresiones que crean fisuras nuevas y ensanchan las preexistentes.
4.- Permeabilidad y flujo de agua Se refiere a la capacidad de la roca para transmitir agua - En las Rocas Duras la permeabilidad está determinada por el tamaño de las fracturas, diaclasas, y por el tamaño de las aberturas a lo largo de los planos de estratificación y el tamaño de las cavidades producto de la disolución. La conexión entre estas es un f actor determinante en el grado de permeabilidad. - En las Rocas Blandas la permeabilidad está relacionada con el tamaño de los granos y la selección de los mismos. Altas permeabilidades están asociadas a rocas compuestas de granos redondeados y gruesos que se encuentran bien seleccionados.
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Consecuencias de la permeabilidad creciente: Muy importante es el caso de permeabilidad creciente, el cual se trata de que en algunos tipos de rocas (calizas y yesos, por ejemplo) las fisuras se ensanchan gradualmente por procesos de disolución debida a circulación del agua (fenómeno de karstificación), por lo que el sistema evoluciona progresivamente hacia una mayor heterogeneidad y anisotropía.
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Característica del flujo de agua: La permeabilidad de la matriz rocosa es intergranular, y el agua se transmite a través de los poros y microfisuras interconectados de la roca, recibiendo el nombre de permeabilidad primaria. En los macizos rocosos el agua fluye a favor de las superficies de discontinuidad, y se define como permeabilidad secundaria. Por lo general, la permeabilidad de la matriz rocosa es despreciable con respecto a la del macizo rocoso fracturado. Una excepción son las areniscas y otras rocas porosas, donde sí es posible el flujo de agua a través de la matriz. Los macizos rocosos karstificados son los que presentan mayores valores de permeabilidad debido a la presencia de discontinuidades muy abiertas y cavidades producidas por la disolución de los materiales carbonatados.
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Efectos sobre las propiedades de los macizos rocosos: El agua, como material geológico, coexiste con las rocas e influye en su comportamiento mecánico y en su respuesta ante las fuerzas aplicadas. Los efectos más importantes son: o
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Juega un papel importante en la resistencia de las rocas blandas y de los materiales meteorizados. Reduce la resistencia de la matriz rocosa en rocas porosas. Rellena las discontinuidades de los macizos rocosos e influye en su resistencia. Las zonas alteradas y meteorizadas superficiales, las discontinuidades importantes y las fallas son caminos preferentes para el flujo del agua. Produce meteorización química y física en la matriz rocosa y en los macizos rocosos. Es un agente erosivo. Produce reacciones químicas que pueden dar lugar a cambios en la composición del agua.
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Resistencia del macizo rocoso con la presencia del agua: La resistencia de la roca, será menor si ésta se encuentra con los poros llenos de agua. Con respecto a las discontinuidades, el agua ejerce una presión hidrostática que reduce los esfuerzos normales entre las paredes de las mismas, reduciendo su resistencia al corte. En ambos casos, el agua presente en los poros o en las discontinuidades reduce la resistencia del macizo rocoso en su conjunto.
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Presencia de flujo de agua en rocas blandas: En determinados tipos de rocas, como las blandas y arcillosas o arenoso-arcillosas, la presencia de agua intersticial reduce sus propiedades resistentes, cohesivas y friccionales, y aumenta su deformabilidad. También puede disminuir las propiedades friccionales de las discontinuidades si estas aparecen alteradas o rellenas con materiales arcillosos.
