COMPORTAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS FLUVIOGLACIARES Freddy Montejo Ochoa Pontificia Universidad Javeriana Bogotá - Colombia
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Introducción
El presente documento compila varias apreciaciones deductivas producto del análisis experiencial y documentado del comportamiento de los suelos sedimentarios de origen glaciar catalogados como depósitos fluvioglaciares. Inicialmente, se describen los procesos geológicos que derivan en su formación, y posteriormente, se establecerán las relaciones que existen entre la composición, fábrica y estructura y cómo éstas condicionan el comportamiento mecánico, compresible e hidrogeológico del depósito. 2 Geología El proceso de formación de los depósitos fluvioglaciares, comienza con la formación del cuerpo de hielo (glaciar) que con el tiempo se somete a diferentes procesos de deshielo que dan lugar a erosión y posterior depositación de material arrastrado. Estos procesos se describen a continuación. 2.1
Formación de Glaciares
Se puede definir un glaciar como una “masa de hielo en movimiento que incluye detritos rocosos y se caracteriza por un balance entre la alimentación (acumulación) y fusión (ablación)” , IDEAM &
UNAL 1997. Como consecuencia de la dependencia directa de las condiciones atmosféricas, esa masa de hielo tiene un carácter dinámico, en el cual sus componentes y su funcionamiento cambian con el tiempo.
El hielo se forma y se mantiene en un sector específico específic o dentro del glaciar, un área en la cual el cuerpo de hielo gana masa conocida como zona de acumulación. En contraposición, todo el glaciar tiene un espacio en el cual pierde masa. Dicha parte se conoce como Zona de Ablación, y en ella el agua solida cambia de estado originando drenajes que alimentan los ríos. Véase la Figura 1.
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Acumulación Ablación Equilibrio Frente Grietas Rocas Lagunas Morrenas Figura 1. Partes de un Glaciar Tomado de: IDEAM, 2012.
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Se parte de la existencia de dos formas de precipitación en la naturaleza: una sólida y otra liquida. La liquida es la más común en el medio Colombiano, presentándose como lluvia de diferentes intensidades, mientras que la precipitación solida es producto de la alteración en la temperatura y en la dinámica atmosférica que generan cambios en el estado del agua, y pasa de liquida a sólida, y es este el primer paso para la formación de un glaciar. Esta nieve se puede depositar permanentemente en la superficie, si la temperatura está por debajo de los 0°C, condición que se cumple en zonas tanto de altas elevaciones como de mayores latitudes. De esta manera la nieve se deposita formando mantos de diferentes espesores asociados a la intensidad de los procesos de depositación sólida, y con cada evento aumenta el esfuerzo en las capas inferiores hasta convertirse en hielo glaciar caracterizado por la tonalidad blanca y azul adquirida a los pocos años de su formación. 2.2
Movimiento de los Glaciares
Los glaciares tienen un movimiento plástico, capaz de arrastrar, arrancar y acumular provenientes de las rocas que sirven de base al cuerpo de hielo. Como consecuencia se genera una serie de características superficiales, observables por los lugares por donde ha pasado el glaciar. Al conjunto de dichos rasgos se denomina “modelado” y a sus componentes (geoformas) , descritas en numerales subsiguientes. Existen dos grandes motores que generan el movimiento en los glaciares; la gravedad y los cambios de temperatura en el ambiente. El primero, impulsa el hielo a favor de la pendiente, mientras que el segundo genera plasticidad basal necesaria para el avance de las lenguas glaciares. A partir de esos dos elementos la masa de hielo se mueve, produciendo los dos procesos claves en la geomorfología glaciar: la Erosión y la Depositación. La erosión glaciar funciona por medio de la abrasión de las partículas de roca arrancada sobre la superficie y que se transportan con la misma masa de hielo. Dentro de los procesos de erosión, es importante considerar los siguientes agentes:
Acción hidráulica - donde la pura fuerza del agua erosiona las partículas, el lecho y los bancos del cauce. Corrosión - donde ácidos débiles en el agua reaccionan con las partículas transportadas y del material del fondo del cauce. Desgaste - donde las partículas en el transporte sufren de perdida física de masa por la colisión entre ellas.
Y la depositación ocurre cuando el glacial desaparece o cuando la pendiente ya no favorece su movimiento, cambia a pendientes más suaves. Dentro del transporte y depositación es importante mencionar los siguientes procesos:
2.3
Solución - minerales se disuelven en el agua. Suspensión - material de la fracción más fina es transportada con mayor facilidad. Saltación - pequeños guijarros y detritos rebotan a lo largo del lecho del río. Tracción - grandes cantos rodados y bloques se ruedan a lo largo del lecho del río. Deshielo de los Glaciares
Los grandes cambios en las variables atmosféricas han incidido preponderantemente en las condiciones actuales de los glaciares, y el análisis del comportamiento, duración y distribución espacial de dichos cambios, permite identificar una serie de periodos de carácter especial relacionados con el proceso de deshielo de los glaciares. Existe una compleja relación entre el -215-Oct. 2015
sistema orbital planetario y la temperatura media del planeta. Evidencia de ello, es la existencia de periodos glaciales e interglaciales. Existe una convicción climática, paleoclimática y geomorfológica que demuestra la existencia de épocas frías durante el periodo más reciente de la historia geológica del planeta (i.e. el cuaternario).
Figura 2. Periodos fríos y cálidos en la tierra desde el Neógeno Tomado de Marangunic, 2008
Nótese que durante el cuaternario han ocurrido picos de enfriamiento seguidos por picos de calentamiento de manera repetida. A este ciclo se asocia la alimentación del glaciar y pérdida por deshielo. A este último, se le asigna como el mecanismo de transporte de sedimentos arrastrados inicialmente por el movimiento del hielo y posteriormente por el escurrimiento del agua líquida. Este proceso ha sido registrado por el IDEAM en Colombia en los últimos 60 años, y los resultados demuestra que en Colombia ha ocurrido una pérdida del área glaciar en cerca de un 57% (véase Figura 3), este proceso puede estar ligado a la generación de depósitos glaciares en proceso de formación.
Figura 3. Pérdida de superficie glaciar en los nevados colombianos, 1950-2010. Tomado de: IDEAM, 1997.
2.4
Clasificación de los Glaciares
Estudio recientes sobre los glaciares han demostrado que los depósitos gestados en estos cuerpos dependen en gran medida del tipo de glaciar, en cuento a la capacidad de arrastre de sedimentos, velocidad de deshielo, entre otros. De esta manera, se han definido diferentes tipologías para -3-
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clasificar las diferentes masas de hielo y poder así entender mejor sus características. Véase Tabla 1. Parámetro de Clasificación
Morfología
Temperatura
Dinámica
Contenido de impurezas
Localización
Tipo
Descripción
Masas de hielo pequeñas, limitadas por paredes De circo rocosas, asentadas en depresiones de forma globular o circular Masas de hielo hasta 100 km2, compuestos por uno o Alpinos más circos. Valle Emisarios o Similares a los alpinos, se desprender de un casquete de salida glaciar. Acumulación de hielo que se deposita al final de una De pie de vertiente y que, en ocasiones, invaden las zonas monte planas, adyacentes al sistema montañoso del cual descienden. Enormes masas de hielo independientes del control topográfico, ubicadas sobre la plataforma continental Casquetes glaciares en zonas polares y subpolares. Están condicionados por el frio extremo y la sequía. La temperatura del hielo es de 0°C, existe agua entre Templado la masa de hielo, y con mayor tasa de deformación. Se desplazan sobre los flujos de agua líquida de la base. Glaciares de bajo punto de fusión, sin agua basal y frio poco aporte superficial. Activos Con movimiento rápido y evacuación de detritos. Fluyen lentamente, lo que dificulta la evacuación de Pasivos roca y la conformación de morrenas. Asociados a masas de hielo en retroceso. Glaciares que no tienen alimentación, y presentan Estáticos lenta fusión de hielo, y pueden considerarse relictos sin movimiento. Limpios con cobertura superficial característica de Blancos nieve y hielo. Glaciares con alto contenido de rocas y detritos que De Rocas cubren la superficie de la capa de hielo. Polares Ubicado en latitudes altas o zonas polares Templados Ubicados en latitudes medias Ecuatoriales Ubicados cerca de la línea ecuatorial Ubicados entre los trópicos y cerca de la línea Intertropicales internos ecuatorial. Por ejemplo los Glaciales de Colombia. Ubicado entre los trópicos y alejado de la línea Intertropicales externos ecuatorial.
Tabla 1. Clasificación de los Glaciales Adaptado de: Rice (1982), Leet & Judson (1997), Strahler (1981) y Marangunich (2008)
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Geomorfología
La geomorfología de los depósitos fluvioglaciares, corresponde al producto de varios procesos previos a su depositación. De modo genérico es posible establecer que existe una geoforma primaria, que corresponde a la formación de materiales arrancados y retrabajados por el hielo glacial, y una forma secundaria, correspondiente a una masa sujeta a modificaciones y destrucciones posteriores por la acción de las aguas originarias del deshielo, que transportan y depositan las masas que componen las geoformas primarias. Cada una de ellas se describe a continuación. 3.1
Geoformas primarias
Por lo general a medida que avanza el hielo glacial, se congelan alrededor granos de diversos tamaños, e incluso grandes bloques de roca. Todos en conjunto son envueltos en la masa de hielo y transportadas a lo largo de cuerpo o lengua glaciar. En ocasiones grandes bloques de roca se mueven a una gran distancia (denominados bloques erráticos), localizados en la parte inferior del glaciar en movimiento, grabar marcas o estrías a lo largo de la dirección del movimiento en el lecho de roca. Una vez el hielo se derrite durante el retroceso de los glaciares, todos materiales que fueron atrapados previamente en el hielo, son llevados hasta el borde exterior del glaciar en retirada, dejándolos expuestos en diversas formas compuestas por masas heterogéneas susceptibles a la erosión que generan los cauces de aguas de deshielo. Dichas geoformas son:
Foto 1. Múltiples kames erráticos en el lobuno de Okanagan.
Kames: Son pequeñas colinas cónicas de hasta 50 metros de alto compuestas por detritos glaciares estratificados, se generan en cavidades o cubetas de hielo. Pueden encontrarse también en terrazas de kames, que son estrechas banquetas de materiales en la zona marginal de fusión, y que se forman por aportes de materiales del glaciar y de las aguas de fusión. Eskers: Son largos cordones de detritos y gravas estratificadas y clasificadas por acción de las aguas corrientes, tienen hasta 200 metros de alto y ancho de hasta 3 km. Son formados por las aguas de fusión de un glaciar que permanece estacionario, generalmente se forman en los túneles de las aguas de fusión.
Foto 2. Esker en Fulufjället, Suecia.
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Morrenas: Son acumulaciones de material que ha sido transportado o depositado por el hielo. Existen tres tipos, según la posición dentro de la masa de hielo; a) Las morrenas externas,
están formadas por los fragmentos que caen sobre el hielo del glaciar desde las laderas, b) Las morrenas internas; están compuestas por materiales transportados dentro de la masa de hielo procedentes del exterior que han caído en la zona de sedimentación, donde han sido recubiertos por la nieve y se han hundido con ella, y 3) las morrena de fondo, es la capa de piedras rodadas abandonadas tras un retroceso continuo del hielo.
Foto 3. Morrena lateral
En la siguiente figura se esquematiza de manera general la localización de las geoformas relacionadas con el comportamiento dinámico de los glaciales.
rea de geoformas fluvio laciares Figura 4. Geoformas de los depósitos fluvioglaciares Tomado de: http://www.geologyclass.org/Glaciers%20Concepts.htm
3.2
Geoformas secundarias
Las siguientes son las geoformas correspondientes a los depósitos fluvioglaciales. Sandur (Outwash plains): es una planicie formada por sedimentos fluviales finos provenientes de la fusión de glaciares en la porción superior de las cuencas asociadas. Sobre estos llanos discurren corrientes de deshielo formando patrones entrecruzados. Es un depósito formado por grava y arena trasladada por el agua que brota al disolverse el hielo de un glaciar y que después se ha concentrado en depósitos estratificados. Un outwash puede llegar a los 100 m de espesor alrededor de un glaciar, pudiéndose extender varios kilómetros.
Foto 4. Glaciar Thom son Canadá.
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Cauces trenzados (Braided Streams): Cuando se derrite el hielo glacial, el agua se aleja del hocico glacial en los arroyos y ríos de corriente rápida. El agua transporta grandes cantidades de sedimentos y escombros más grandes. Si la carga de sedimentos es muy grande en relación a la velocidad de la corriente, el material más grueso puede empezar a bloquear la corriente, asfixia y obligándolo a cambiar constantemente su curso. La corriente comienza a divergir, dividiendo en numerosos segmentos que dividir y unir Foto 5. Cauce trenzado del sur de Alaska repetidamente. Las pequeñas islas formadas dentro de la corriente se llaman eyots. Corrientes trenzadas son típicamente poco profundas y amplias, rodeadas de restos de rocas dispuestas caóticamente. En términos generales, los abanicos fluvioglaciares son de longitud larga, de laderas rectas, convexas e inclinadas; aunque es posible encontrar geoformas diversas en los depósitos fluvioglaciales, dependiendo del tipo de glacial generador (véase Numeral 2.4). Por ejemplo, es posible encontrar geoformas fluvioglaciales entre montañas con pendientes escarpadas, cañones profundos, o entre montañas redondeadas, cerca de Bogotá en Sumapáz, o en Villapinzón. O sin ir tan lejos, hay un abanico del Río Arzobispo por encima de la cota 2,640 m, en el Parque Nacional y en predios de la Universidad Javeriana, al oriente de la Avenida Circunvalar. Este depósito no consolidado está compuesto por bloques y trozos angulares y cantos rodados de arenisca y limolita silícea, en una matriz de arena, limo y arcilla. Además, contiene lentejones de arenas, intercaladas con gravas, en capas laminadas y con estratificación cruzada. Estos depósitos se adosan a las Formaciones Guaduas y Arenisca del Cacho. Por su composición, forma, elevación y ubicación, aguas abajo de la garganta del Río Arzobispo, se deduce que este abanico es de origen fluvioglaciar. 4
Composición, Fábrica y Estructura 4.1
Composición
La formación de depósitos fluvioglaciales en Colombia ha sido datada y registrada en los últimos 50 años por el Servicio Geológico Colombiano (SGC), anteriormente IGAC, y producto de ello se encuentran los informes geológicos y memorias explicativas de los mapas elaborados a escala regional en los que se han descrito los depósitos asociados a procesos fluvioglaciales. Dentro de los documentos disponibles, es posible limitar los depósitos fluvioglaciales dentro de la región montañosa de Colombia, o zona de los andes colombianos, véase Figura 5.
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Figura 5. Localización de los glaciares en Colombia Tomado de: IDEAM, 2014
Por lo tanto, es razonable asociar la composición del depósito fluvioglaciar con la formación basal de la masa de hielo. Según la distribución espacial de los glaciares y de su proceso de formación por localización, es claro que existe una concentración de glaciares en la zona montañosa de Colombia. Debido a que Colombia se encuentra en la zona intertropical muy cerca de la línea Ecuatorial, solo es posible la formación de glaciares en cotas por encima de los 2000 metros. Por ejemplo, los depósitos asociados al Nevado del Ruiz o al Nevado del Tolima, están estrechamente relacionados con materiales de origen ígneo, mientras que los depósitos localizados a lo largo de la cordillera oriental, están compuestos por fragmentos de rocas de origen sedimentario. Existe una gran relación entre la composición del depósito con la roca parental, en general la fracción fina de los depósitos fluvioglaciales corresponde a rocas con partículas con tamaños inferiores a 0.06mm, como las arcillolitas, limolitas, lodolitas, entre otras. Mientras que la fracción gruesa (arenas grabas, bolos y bloques), corresponden a fuerzas de sedimentación de mayor magnitud producidas sobre partículas de rocas sometidas a desintegración mecánica, y están constituidas por minerales más estables, como cuarzo por ejemplo.
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4.2
Fabrica textural (distribución de tamaños)
La distribución de los tamaños de las partículas que componen la masa del depósito fluvioglaciar, es una función directa de la energía de arrastre con la que se desplazan las partículas en el medio fluvial. Por lo tanto, es una combinación de fuerzas gravitacionales, asociadas a la pendiente longitudinal del cauce, y la velocidad del flujo de agua de deshielo. Un criterio que relaciona estas variables fue propuesto por Hürlimann et al. (2011), en el que describe la relación entre velocidad y tamaño de las partículas, para establecer si existe erosión, transporte o sedimentación. De allí es posible estimar de manera directa el tamaño de los bloques que pueden ser transportados por el flujo. Nótese que para valores de velocidad cercanos a los 5 m/s, es posible el transporte de bolos de Figura 6. Influencia de la velocidad del flujo en el tamaño del grano 10 centímetros. arrastrado Tomado de: Hurlimann et al, 2003.
Este criterio parece no explicar satisfactoriamente la aparición de bolos con diámetros decimétricos a métricos, embebidos en los depósitos fluvioglaciar. Esto es debido a que las condiciones locales de erosión de morrenas, kames, eskers, involucran matriz fina de arena, limos y arcillas, las cuales al ser removidas por erosión, quedan bloques de gran tamaño sin soporte y son fácilmente movilizados por la acción conjunta de la gravedad y el arrastre del flujo.
Foto 6. Depósito fluvioglaciar
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En la
Foto 6, se ilustra un perfil típico de los depósitos fluvioglaciares. En ella se puede identificar cierta diversidad de tamaños que varían desde limos, arenas, gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. En general la masa es anisotrópica en su distribución, y por lo tanto sus propiedades están relacionadas con la granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener distribución de tamaños en diferentes direcciones, relacionadas con la magnitud y dirección del evento que generó el transporte y depositación. La columna estratigráfica de los tamaños encontrados en los depósitos fluvioglaciares, presenta una variación discontinua de materiales con diferentes tamaño máximo y diferentes densidad. La gradación tiende a ser ligeramente discontinua con dominio de los materiales más
Figura 7. Columna de un depósito fluvioglaciar Tomado de: https://explorock.wordpress.com/2010/08/04/depositossedimentarios/
gruesos. Véase Figura 7. La matriz está compuesta dominantemente por partículas de tamaño arena, de litologías fundamentalmente de la roca parental. Existe una pequeña proporción de limos dispuestos en forma de lentes a lo largo de la matriz, y en pequeñas proporciones, arcillas de baja plasticidad. Existe una heterogeneidad en los estratos, por lo que puede definirse como una masa mal gradada a mesoescala, y bien gradado a una escala menor. 4.3
Estructura (interacción de los granos)
La distribución y ordenamiento de las partículas que conforman el deposito fluvioglaciar, es una consecuencia de la distribución granulométrica, de la forma de las partículas y del mecanismo de depositación (historia geológica), y por el contrario el origen mineralógico de la composición de las partículas, tiene relativamente poca influencia en el ordenamiento de las mismas. Éste parámetro es uno de los más importantes en el comportamiento mecánico del suelo, como se verá más adelante.
Foto 7. Bloques con formas subangulares típicos en los depósitos fluvioglaciares. Tomado de: http://alerce.pntic.mec.es
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La ausencia de minerales cementantes en los espacios intergranulares, es producto de intensos lavados generados por caudales de alta velocidad. Esta condición genera inicialmente partículas aisladas que en el proceso de sedimentación se van ordenando por fuerzas gravitacionales formando una estructura con varios puntos de apoyo, formando un esqueleto granular metaestable, así no exista un componente cohesivo. La heterogeneidad de los estratos puede tener diferentes estructuras, siendo la más común la estructura homogénea semidensa a densa. Aunque, esto depende de la manera como se distribuyen los diferentes tañamos, es decir, que pueden encontrarse diversidad de Figura 8. Estructura de un suelo ranular denso sistemas de distribución como granocrecientes y granodecrecientes ambos formados por medios de gran energía. Esta propiedad está relacionada por las propiedades hidráulicas del suelo, como se estudiará más adelante. 5
Comportamiento
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 suelos 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 inestabilidad de laderas. Cuando se menciona la resistencia mecánica de los depósitos fluvioglaciares, es importante discriminar el comportamiento resistente ante la aplicación de diferentes cargas, por ejemplo las cargas cortantes y las cargas compresibles. Ambas están íntimamente ligadas al arreglo granular de las partículas que lo componen, i.e. a la fábrica y estructura. En los siguientes numerales se describen las propiedades de resistencia al corte y a la compresión. Dado que la granulometría de los depósitos involucra tañamos de diámetros decimétricos a métricos, la evaluación de la resistencia se ha basado en modelos matemáticos por medio de métodos numéricos, o por observación fenomenológica en campo. Poco se ha adelantado en ensayos de laboratorio debido a la dificultad de extracción de muestras. 5.1
Resistencia (al corte)
La resistencia de los depósitos fluvioglaciares, depende de manera preponderante de; la estructura, la fábrica y de la forma de las partículas. La estructura clasto soportada del depósito, otorga una relevante importancia al componente friccionante de las partículas gruesas, puesto que la movilización entre ellas solo es posible cuando se vence la dilatancia, la cual puede llegar a tener valores superiores a los 40 grados. Por tal razón, el entrabamiento mecánico de las partículas es preponderante en el comportamiento mecánico de la masa. Estos materiales suelen tener procesos de lavado fuerte, por lo que carecen de cementantes, es decir que la componente de cohesión tiende a cero, se considera que el aporte resistente de la masa está dado exclusivamente por el componente friccionante interparticular. Excepto cuando existe una zona parcialmente saturada en la que la succión permite un ligero aumento en la componente de adherencia entre partículas finogranulares por efecto de la tensión de meniscos de agua intersticial, es allí cuando surge una fuerza adicional que mejora la resistencia. Dada la condición de permeabilidad (véase Numeral 5.3), el esfuerzo transmitido a la masa de suelo, se transfiere directamente al esqueleto granular, debido a que el agua contenida en los intersticios, se moviliza a intersticios de aire y no se incrementa la presión en ella. Por lo tanto los depósitos fluvioglaciares, suelen trabajar en condiciones drenadas. Sin embargo, es necesario -11-
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Figura 9. Comportamiento frágil
determinar si las condiciones de borde del depósito, mantienen esta condición o si por el contrario, restringen la evacuación del agua, por lo que el depósito estaría trabajando en condiciones no drenadas. Cuando la condición de trabajo es drenada, el depósito suele tener un comportamiento frágil con bajos niveles de confinamiento, véase Figura 9. En ella se puede identificar un pico en la resistencia y con el aumento en la deformación una caída fuerte de la resistencia. Posterior a la caída de resistencia, se puede observar que el suelo adquiere una tendencia a mantener una resistencia inferior conocida como resistencia residual. Dicho comportamiento, puesto en términos de esfuerzo cortante y esfuerzo normal, devela la envolvente de falla con el criterio Mohr-Coulomb, de la
Figura 10.
Figura 10. Envolvente de falla pico y residual. Tomado de Montejo, 2005.
La interpretación de las componentes del máximo ángulo de fricción movilizado se ilustra en la Figura 11, y establece básicamente tres factores: 1) roce entre partículas en los contactos, 2) dilatancia, 3) re-acomodo y rotura de partículas. Esta interpretación de los factores que controlan la resistencia al corte del depósito fluvioglaciar considera que la resistencia generada por el roce entre partículas es constante e independiente del nivel de presión de confinamiento y que la influencia tanto del re-acomodo de partículas como la rotura de éstas, son similares. Esta interpretación es posible de modificar considerando primero que la resistencia por roce entre partículas es afectada por el nivel de presión y segundo que la energía necesaria para la rotura de partículas es significativamente mayor que aquella necesaria para el reacomodo de éstas.
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Figura 11. Componentes la resistencia al corte Tomado de Lee and Seed, 1967
5.2
Compresibilidad
Teniendo en consideración que, mayoritariamente, los suelos gruesogranulares presentan permeabilidades altas y que, en general, se utilizan en un estado de densificación medio a alto, la respuesta drenada resulta ser la de mayor interés. En la Figura 12 se observa que un material granular suelto moviliza su máxima resistencia a grandes deformaciones, desarrollando una curva tensión deformación que asintóticamente alcanza la falla. En cambio, el mismo material, pero en un estado denso, moviliza primero una resistencia pico a niveles de deformación relativamente bajos, y luego disminuye hasta desarrollar una resistencia residual a grandes deformaciones. Es importante resaltar el hecho de que el material suelto responde con deformaciones volumétricas en contracción (disminución de volumen), mientras que el material denso responde inicialmente con una pequeña deformación volumétrica en contracción para luego desarrollar una marcada dilatancia (aumento de volumen).
Figura 12. Comportamiento deformacional de los depósitos fluvioglaciares. Modificado de Taylor. 1948
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5.3
Permeabilidad
Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de conectar los espacios intersticiales, que pueden estar rellenos de agua y/o aire y es una de las cualidades importantes que han de considerarse para la geotecnia e hidrogeología. La permeabilidad tiene una estrecha dependencia de la estructura y textura del suelo. Por ejemplo si un horizonte del depósito tiene mala gradación (gradación abierta), éste tenderá a disponer una estructura suelta y por lo tanto una mayor relación de vacíos. Por el contrario, en los horizontes con buena gradación (continua), es más probable que su estructura posea una distribución más densa y menor será su relación de vacíos, y como medida indirecta de la permeabilidad puede asociarse la relación de vacíos, aunque en estricta esencia, la permeabilidad hace referencia a la cantidad de conexiones entre vacíos. Las tasas de infiltración de agua en el depósito, están del orden de 10 -3 m/s, por lo que se considera que son suelos permeables. 6
Estabilidad en laderas y taludes
Es reconocido y aceptado globalmente, que entre las partículas de suelo no se generan fuerzas de atracción. Sin embargo, en la facie arenosa de los depósitos glaciares parcialmente saturados, es posible que se genere una fuerza de tensión negativa, es decir succión capilar, la cual puede asimilarse a la cohesión en suelo finos. La presencia de esta fuerza, aumenta la estabilidad en taludes de corte.
Foto 8. Terraza fluvioglaciar del glaciar de Gallego
Un factor importante en la estabilidad de taludes de corte en depósitos fluvioglaciares, tiene relación con la erodabilidad de su matriz. Dado que los cortes con pendientes muy suaves dejan expuesta una mayor área en planta, lo que genera mayor cantidad de impactos de las gotas de lluvia por metro cuadrado. Este proceso arranca las partículas sin cohesión más pequeñas, es decir limos no cohesivos y arenas finas, que con el tiempo van dejando sin soporte a las facies más gruesas, las cuales son movilizadas por acción de la gravedad. La inclinación natural de las laderas talladas en depósitos fluvioglaciares puede variar entre 50 y 65 grados, solo por el componente de fricción, y si existe algún aporte de tensiones negativas por succión, pueden encontrarse taludes con mayor inclinación.
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Bibliografía
Abanco, C., & Hurlimann, M. (2013). Estimacion de la erosión producida por las corrientes de derrubios mediante tecnicas de mineria de datos con datos de campo y topográficos. VIII Simposio nacional sobre taludes y laderas inestables , 50-62. Alonso,
V. (10 de octubre de 2015). Depósitos glaciares. http://alerce.pntic.mec.es/~mala0017/Pleistoceno_CC/depositos.html
Benittez, L. M. (10 de octubre de 2015). Glaciers and Glaciation. http://www.geologyclass.org/Glaciers%20Concepts.htm
Obtenido Obtenido
de de
Carazas, L. A. (10 de octubre de 2015). Geociencias y Exploración. Obtenido de https://explorock.wordpress.com/2010/08/04/depositos-sedimentarios/ Garvin, J. B. (2001). Topographic dynamics of Kergulen Island: A preliminary STRM Analysis. American geophysical Union. IDEAM; Universidad Nacional de Colombia. (1997). Geosistemas de alta montaña. En S. d. suelos. Bogota. Leet, L., & Judson, S. (1997). Fundamentos de geología física. Mexico: Limusa. Marangunic, C. (2008). Manual de Glaciología (Vol. Vol 2). Santiago de Chile: Ministerio de Obras Publicas. Montejo, F. (2005). Parametros de resistencia pico y residual en una interface arcilla blanda y concreto. IX Jornadas geotecnicas de la sabana de Bogotá , 49-55. Rice, R. J. (1982). Fundamentos de geomofología. Madrid. España.: Paraninfo ed. Stahler, A. (1981). Geografía física. Barcelona: Omega ediciones. Taylor, D. (1948). Fundamentals of Soil Mechanics. New york: Jom Wiley & Sons.
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