Materia: Mecánica de Suelos
Tema: Depósitos de Suelos
ORIGEN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS Los depósitos de suelos son originados de varias maneras como pueden ser ígneos sedimentarios y metamórficos los cuales se van formando por efectos de la propia naturaleza como la meteorización, las acciones tectónicas e hidrotermales, también puede producirse por el clima intenso, la humedad y la t emperatura en el resto del trabajo se expli cara cada uno de estos, sus características su formación entre otros. El nombre de los depósitos depende del agente, el lugar y su estructura. El geotecnista debe reconocer y advertir las propiedades ingenieriles de un depósito, como su densidad, resistencia, permeabilidad, naturaleza, etc., recurriendo al análisis de su génesis y a los materiales y procesos que lo explican.
CICLO ROCA SUELO Según la ASTM: Suelo: Sedimentos u otras acumulaciones de partículas sólidas producidas por la desintegración física y química de las rocas, con o sin materia orgánica. oca: Materia sólida mineral que se presenta en grandes masas o fragmentos. R oca: y
y
Según Terzaghi: Suelo es todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como la agitación en agua. oca es un agregado de minerales unidos por fuerzas cohesivas, poderosas y R oca permanentes. y
y
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ROCAS IGNEAS, SEDIMENTARIAS Y METAMORFICAS Las rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la composición química, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso, el criterio más usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formación. De acuerdo con este criterio se clasifican en ígneas (o magmáticas), sedimentarias y metamórficas, aunque puede considerarse aparte una clase de rocas de alteración, que se estudian más a menudo entre las sedimentarias.
Rocas ígneas o magmáticas Se forman cuando el magma se enfría y luego se solidifica. El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades de la corteza, o más rápido, si se acerca en la superficie o al momento de la erupción. En el primer caso el resultado son rocas plutónicas o intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, y en el segundo caso se denominan rocas volcánicas o extrusivas, cuando el magma llega a la superficie de manera brusca convertida en lava por desgasificación sus minerales son muy pequeños irreconocibles ya que no tuvieron el suficiente tiempo para que se puedan formar. Las rocas magmáticas intrusivas son con mucho las más abundantes, forman la totalidad del manto y las partes profundas de la co rteza.
Rocas sedimentarias Se constituyen por la acción de diagénesis q consiste en la compactación y cementación de los sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitación desde disoluciones. También se clasifican y consideran como sedimentarios los depósitos de materiales organógenos, formados por seres vivos, como los arrecifes de coral, los estratos de carbón o los depósitos de petróleo. Las rocas sedimentarias son las que típicamente presentan fósiles, restos de seres vivos, aunque éstos pueden observarse también en algunas rocas metamórficas de origen sedimentario.
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Rocas metamórficas En sentido estricto es metamórfica cualquier roca que se ha producido por la evolución de otra anterior al quedar está sometida a un ambiente energéticamente muy distinto de su formación, mucho más caliente o más frío, o a una presión muy diferente. Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar características que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Las rocas metamórficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del zócalo magmático. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de metamorfismo alcanzado, según la influencia del factor implicado. Por ejemplo, cuando la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas forman una aureola con zonas concéntricas alrededor del Plutón magmático. Muchas rocas metamórficas muestran los efectos de presiones dirigidas, que hacen evolucionar los minerales a otros laminares, y toman un aspecto laminar. Algunos ejemplos de rocas metamórficas, son las pizarras, los mármoles o las cuarcitas.
INTEMPERISMO DE LAS ROCAS Y FORMACIÓN DE LOS SUELOS El intemperismo es el proceso de transformación química de las rocas en suelo por eso se dice que la formación de suelo es sinónimo de intemperismo. El intemperismo en las rocas ígneas y metamórficas cambia los sólidos densos en materiales suaves y porosos que forman partículas que difieren en composición química y estructura a los minerales originales. El intemperismo provoca cambios menos intensos en las rocas sedimentarias. Cuando las rocas quedan expuestas en la superficie terrestre las condiciones físicas de erosión, congelamiento y fusión del agua, calentamiento y enfriamiento disgregan lentamente las rocas pero el cambio más grande lo provocan los cambios químicos por la acción del agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y compuestos orgánicos. La descomposición de los minerales del suelo se debe a la tendencia de los iones a disolverse en agua, luego algunos de los iones se combinan para formar nuevos compuestos sólidos que son estables en las condiciones de la superficie terrestre. Como la composición de la solución de suelo puede cambiar después de cierto tiempo y provocar que los nuevos minerales del suelo se disuelvan y puedan formar otros compuestos. Los cambios químicos se suceden de manera continua hasta formar compuestos de mayor estabilidad. Cuando la disolución del mineral es completa sin que exista precipitación posterior se le llama disolución congruente y cuando ocurre precipitación se le llama disolución incongruente. Los iones que forman enlaces químicos débiles con otros iones tienden a permanecer en solución, mientras que los iones que se enlazan fuertemente con otros tienden a precipitar.
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Depósitos Aluviales Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles fluviales, llanuras y abanicos aluviales, terrazas y pal eocauces. Son suelos muy anisotrópicos en su distribución, sus propiedades están estrechamente relacionadas con la granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener altos contenidos en materia orgánica en determinados medios. La permeabilidad depende de la granulometría y generalmente presentan un nivel freático alto. Los depósitos aluviales constituyen una fuente de recursos de materiales de construcción, sobre todo como áridos. La columna tipo de un depósito al uvial es:
Depósitos Marinos Se llama de ésta manera a todos los sedimentos depositados por debajo del tren de olas. Se clasifican según el tamaño de las partículas que los componen y el modo en que se depositaron. Desde la costa hacia las zonas profundas la serie se compone: gravas (grueso) arena gruesaarenas finas y muy finas- pelitas (limos y arcillas) y precipitados químicos de carbonatos. Los primeros se depositan por gravedad, las arcillas por floculación y los carbonatos por precipitación.
Depósitos glaciares: Son depósitos transportados y depositados por el hielo o por el agua de deshielo. Están formados por tillitas y morrenas. Su composición es muy heterométrica y la distribución es altamente errática. Los depósitos fluvio-glaciares contienen fracciones desde gravas gruesas a arcillas; están algo clasificadas y su granulometría decrece con la distancia frente al glaciar. Sin embargo, los de origen lacustre-glaciar presentan fracciones más finas, predominando las arcillas y las estructuras laminadas, típicas de las arcillas varvadas. La heterogeneidad y anisotropía es la característica típica de estos depósitos, pues coexisten desde las arcillas hasta las gravas gruesas y grandes bloques. Al estar la permeabilidad directamente relacionada con la granulometría, estos s uelos son muy sensibles a los incrementos de presión intersticial producidos por las lluvias torrenciales y por el deshielo. En estos depósitos son muy frecuentes los fenómenos de solifluxión y de i nestabilidad de laderas. La columna tipo de un depósito glaciar es:
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Depósitos Fluviales Los depósitos fluviales están constituidos por sedimentos que se acumulan a partir de la actividad de los ríos y los pro cesos de deslizamiento por gravedad asociados. Aunque estos depósitos se están generando actualmente bajo una diversidad de condiciones climáticas, desde desérticas hasta glaciales, se reconocen cuatro sistemas fluviales bien definidos: (1) sistema de abanicos aluviales (alluvial fans), (2) sistema de ríos trenzados (braidded), (3) sistema de ríos meándricos (meandering), y (4) sistema de ríos a nastomosados (anastomosing) Además de su papel como receptores de información geológica valiosa, los depósitos fluviales también son importantes en el aspecto económico, ya que so n, desde proveedores de material para la construcción, hasta contenedores de yacimientos minerales y de agua subterránea.
Depósitos coluviales: Son materiales transportados por gravedad, la acción del hielo ± deshielo y, principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteración in situ de las rocas y posterior transporte como derrubios de ladera ó depósitos de solifluxión. Frecuentemente están asociados a masas inestables. Su composición depende de la roca de la que proceden, estando formados por fragmentos angulares y heterométricos, generalmente de tamaño grueso, englobados en una matriz limo arcillosa. Su espesor suele ser escaso, aunque puede ser muy variable. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas presiones intersticiales como consecuencia de lluvias intensas. La columna tipo de un depósit o coluvial es:
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Depósitos lacustres: En general son sedimentos de grano fino, predominando los limos y las arcillas. El contenido de materia orgánica puede ser muy alto, sobre todo en zonas pantanosas. Frecuentemente presentan estructuras laminadas en niveles muy finos. En condiciones de agua salada se forman precipitados de sales. Las principales propiedades están en relación a su alto contenido en materia orgánica, siendo en general suelos muy blandos. También se pueden encontrar arcillas asociadas a estos su elos. La columna tipo de un depósito la custre es:
Depósitos litorales: Son materiales formados en la zona intermareal por la acción mixta de ambientes continentales y marinos, influyendo en este caso las corrientes fluviales, el oleaje y las mareas. Predominan las arenas finas y los limos, pudiendo contener abundante materia orgánica y carbonatos. Los sedimentos más finos, los fangos y la materia orgánica son característicos de las zonas de delta y estuario. En general, la consistencia de materiales es blanda a muy blanda y muy anisotrópica. Pueden presentar encostramientos, pero la característica principal es su alta compresibilidad. Otro tipo de depósitos característicos de las zonas litorales son las dunas, con carácter inestable debido a su movilidad. La columna tipo de un depósito li toral es:
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Depósitos de climas áridos y desérticos: Los ambientes áridos tienen una serie de implicaciones medioambientales, como la desecación profunda, la acumulación de sales y la alta movilidad de los sedimentos con el viento, los cuales condicionan las propiedades de estos suelos, entre las que destacan: -Muy bajo contenido de humedad, dando lugar a suelos no saturados, con succiones relativamente altas. -Bajo contenido en materia orgánica, por lo que los suelos áridos resultan pobres para fines agrícolas. -Desarrollo de una costra rica en sales; la pérdida de humedad por evaporación en la superficie produce cementaciones por precipitación de sales. -Muchos suelos áridos tienen un origen eólico, resultando un suelo mal graduado, con una estructura muy suelta.
Depósitos evaporíticos Estos depósitos están formados por la precipitación química de sales, cloruros o sulfatos, típicos de medios árido o desérticos, lacustres, lagunares y litorales. Las características comunes a estos depósitos son las siguientes: -Producen reacciones químicas con los hormigones, que pueden ocasionar su deterioro y destrucción. -Son fácilmente solubles, sobre todo los cloruros. -Pueden sufrir cambios de volumen, al pasar las anhidritas a yesos. -En superficie forman costras. -R epresentan un riesgo de hundimiento cuando se producen fenómenos de disolución y carstificación.
Depósitos de climas tropicales Las condiciones climáticas en regiones tropicales con alta humedad y altas temperaturas determinan una intensa meteorización química, originando suelos residuales muy desarrollados. Su composición mineralógica, su fábrica y las condiciones geoquímicas del medio controlan el comportamiento geotécnico de estos suelos. Cuando se precipitan altos contenidos de hierro y aluminio se forman lateritas. Si las condiciones de drenaje son deficientes pueden formarse los denominados suelos negros, ricos en esmectitas. S i el drenaje es alto s e forman las arcillas rojas, ricas en haloysitas. En los suelos tropicales son frecuentes los encostramientos, con mejores propiedades geotécnicas en superficie que en profundidad. Tienden a formar agregaciones de partículas de arcilla de tamaño de limo y arena, dando resultados en los análisis granulométricos y de plasticidad que no corresponden a su naturaleza arcillosa; son altamente sensibles a la desecación.
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Depósitos de origen volcánico Los suelos volcánicos pueden ser residuales por alteración de los materiales infrayacentes, resultando depósitos limo-arenosos y arcillas, y transportados como productos de las emisiones volcánicas dando acumulaciones de piroclastos, de tipo lacustre o aluvial cuando son transportados por el agua. Los minerales procedentes de las rocas volcánicas son altamente inestables frente a la meteorización, transformándose rápidamente en productos de alteración y arcillas, abundando las haloysitas, las alófanas (estructura amorfa) y las esmectitas. El predominio de alguno de estos minerales depende de las condiciones de drenaje y geoquímica del medio. Las arcillas volcánicas tienen a formar fábricas oolíticas y agregaciones de arcilla, dando granulometrías y plasticidades correspondientes a suelos de mayor tamaño. Los suelos esmectíticos son expansivos, con altas plasticidades. Los suelos residuales pueden ser muy susceptibles, comportándose de forma muy inestable frente a rápidos aumentos de la presión intersticial, o cargas cíclicas por terremotos, en cuyo caso se pueden producir deslizamientos y flujos de tierras.