I DEPOSITOS TROPICALES 1.1 GENERALIDADES
En un clima tropical la descomposición es intensa y el suelo residual se desarrolla hasta una gran profundidad. Con abundante lluvia, alta temperatura, buen drenaje y relieve estable, abundan las arcillas del grupo de la caolinita, los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio; goetita, hematita y gibsita y arcillas especiales, no cristalinas provenientes de suelos volcánicos jóvenes, conocidas como alofanas. Según las condiciones climáticas del sitio y la profundidad en el subsuelo, en la zona tropical se reconocen diferentes tipos de suelos, entre otros los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.
Depósitos saprolíticos Depósitos Lateríticos Depósitos Andosoles Depósitos expansivos Depósitos colapsibles
1.2 DEPÓSITOS SAPROLÍTICOS
Estos depósitos corresponden a los horizontes V (saprofito fino) y IV (saprofito grueso) del perfil de meteorización, bien desarrollados en rocas plutónicas ácidas (granitos y granodioritas principalmente) de regiones tropicales húmedas. Estos depósitos y el resto de suelos residuales plantean algunas dificultades para su caracterización en ingeniería: (1) En el tamizado de estos suelos se corre el riesgo de destruir su estructura original; (2) Es difícil aplicar los límites de Atterberg, puesto que la porción que pas a el tamiz 40 (que separa el suelo de la fracción fina del suelo de la fracción gruesa) es por lo general muy pequeña y por lo general gener al no es representativa del comportamiento total del suelo. Otros problemas de caracterización se comentan adelante al tratar los suelos lateríticos y los andosoles, los cuales en parte son saprolíticos. En Colombia los depósitos saprolíticos abundan en la cordillera Central y el macizo Colombiano asociados a los cuerpos plutónicos como el Batolito Antioqueño, el Batolito de Sonsón Son són y los cuerpos plutónicos de las macizos de Ibagué y Garzón.
1.3 DEPÓSITOS LATERITICOS
El término Laterita se usó originalmente (Buchana ,1807), para designar suelos rojizos que se endurecen irreversiblemente al quedar expuestos al aire. Recientemente, en Francia (Duchaufour. 1982) desarrolló una clasificación para suelos tropicales y subtropicales, que considera 3 fases en la formación de suelos rojizos, según la intensidad de meteorización en ambientes tropicales. (Tabla I) FASE TIPO SUELO
DE ZONA
Mediterránea, subtropical
T. Anual P (mm/a) ESTACIÓN (ºC) SECA 1320
1
Fersialítico
2
Ferrisoles ferruginosos (transicional)
Subtropical
2025
Ferralítico
Tropical
>25 >1500
3
500-1000
Sí
Algunas 1000-1500 veces
No
Nota: Las fases 2 y 3, corresponden a laterita joven y madura, respectivamente. Tabla I Esquema de los horizontes superiores del perfil de meteorización y fases del suelo residual en varios ambientes climáticos. En general en el ambiente tropical, según se incrementa el grado de meteorización se disuelve mayor cantidad de sílice y se forman diferentes tipos de arcilla, óxidos e hidróxidos. Inicialmente el fe ldespato se transforma en caolinita, hierro hidratado (goetita) e hidróxido de aluminio (Gibsita); el cuarzo y la moscovita no se alteran o muy poco. Cuando la descomposición des composición continúa, decrece el contenido de caolinita, en tanto que la Goetita y Gibsita se alteran a Hematita (Fe 2 O3), Boemita), Al 2O3.H2 O), respectivamente, originándose así el color rojo característico de estos suelos en el trópico. Cuando se desecan estos suelos se endurecen debido a la acción cementante de los óxidos e hidróxidos. La variedad más alterada es la Ferralítica y la menos alterada la Fersialítica. Fer sialítica. Así que en un ambiente tropical, en el horizonte superior supe rior del suelo, puedo
encontrar suelo ferralítico, acompañado de caolinita y a una cierta profundidad aparecerá el suelo fersialítico con montmorillonita. Estos cambios se reflejan en comportamientos diferentes en ingeniería. Los suelos ferruginosos o lateritas jóvenes tienen una plasticidad comprable a la de la caolinita. Mientras que los suelos ferralíticos o lateritas maduras, con mayor efecto aglutinante de los óxidos de hierro y aluminio y menos caolinita, son menos plásticos. Los método tradicionales de clasificación de suelos basados en granulometría y gradación no permiten predecir el comportamiento de estos suelos en ingeniería. En la determinación de las propiedades índice se presentan algunas dificultades: (1) la determinación de la distribución granulométrica es de limitada utilidad en suelos lateríticos debido a debido a que depende del grado de secado y del tratamiento del suelo antes y durante el ensayo. (2) Los métodos de preparación de la muestra y procedimientos de laboratorio, pueden influir de manera muy significativa en la determinación de las características de compactación de los suelos lateríticos, dependiendo por ejemplo e jemplo de la manera como se seque la muestra (estado natural, secada al aire o secada al horno), con valores muy diferentes de la densidad máxima y de la humedad óptima. 1.4
DEPÓSITOS ANDOSOLES
Los Andosoles son depósitos jóvenes de grano fino derivados de la descomposición de cenizas volcánicas recientes (Edades de 500 a 1500 años) Su nombre significa: suelos oscuros (FAO-UNESCO, 1974); También se les llama andisoles (USA, JAPÓN), o suelos alofónicos en Chile Y Argentina. Están compuestos de vidrio volcánico, que se descompone fácilmente a causa de su alta superficie específica. Por meteorización se forman mezclas de vidrio, alofana, imogolita, haloisita, caolinita y masas de materiales amorfos semejantes a geles. En climas tropicales se presentan además concentraciones de óxidos de hierro (goetita) y aluminio (gibsita). En la etapa temprana de meteorización se puede formar montmorillonita. La alofana es un silicato amorfo con alta porosidad, alta capacidad de intercambio catiónico, alta capacidad de adsorción de agua y muy alta actividad química debido a la alta superficie especifica. Cuando la haloisita se seca por tiempo prolongado en el aire o a temperaturas superiores a 60ºC, pierde parte de su agua interna (se convierte en metahaloisita.) Esta deshidratación es irreversible y las propiedades del suelo cambian drásticamente. La alofana alofana y la haloisita haloisita se presentan con más frecuencia en climas húmedos con precipitación mayor de 1.500 mm/a, en climas tropicales. La fábrica de los suelos volcánicos es de carácter granular, con agregados de partículas en racimos que pueden estar cementados con sesquióxidos (gibsita por ejemplo).
Abundan en la zona cafetera de Colombia pero en otras regiones fuera de la tropical también pueden presentarse (América Central, Chile, Argentina). Se observan como horizontes de color marrón oscuro o negro, generalmente menos oscuro en climas tropicales donde exhiben un color rojizo marrón. Presentan un contenido alto de humedad natural, altos límites líquido y plástico y bajo índice de plasticidad. La plasticidad se incrementa por amasado pero decrece con la desecación. Los andosoles son otros tipos de suelos propios del clima tropical que no se pueden caracterizar por los sistemas tradicionales. Sus características de compactación varían ampliamente: ampliamente: el máximo peso unitario seco de los andosoles, obtenido en ensayos de compactación tradicionales, tiende a ser mucho más bajo que el de otros suelos tales como la laterita y por lo general se plantea un problema cuando se caracteriza este suelo con ensayos de compactación Proctor. En primer lugar, se obtienen resultados diferentes secando la muestra al aire o en el horno: el peso unitario seco puede variar de 9,5 kN/m3 a 11,5 kN/m3, si la muestra se seca al aire o en el horno respectivamente. Además este peso unitario seco es por lo general considerablemente más bajo que el contenido natural de estos suelos, de tal manera que el criterio de compactación basado en el ensayo Proctor no es aplicable en la práctica. Debido a su inusual composición, estructura y fábrica, estos suelos presentan un comportamiento especial: aunque son relativamente estable en su estado no perturbado, debido a su alto contenido de agua cuando son perturbados por amasado, se remodelan y se vuelven semilíquidos, causando serios problemas de estabilidad en taludes y cimentaciones. Por otro lado los problemas de caracterización relativa a la compactación y su humedad excepcionalmente alta, origina dificultades en el diseño y construcción de terraplenes. Los Andosoles abundan también en las zonas volcánicas de la Cordillera Central de Colombia, en casi toda lana Cafetera. 1.5 DEPÓSITOS EXPANSIVOS
Son depósitos que presentan un gran incremento de volumen en presencia del agua y una fuerte retracción cuando se desecan. Este comportamiento plantea muchos problemas en la construcción de edificios, carreteras, canales etc.
El grupo de la motmorillonita representa entre lar acillas, el de los suelos más expansivos que se conocen debido a que poseen una alta capacidad de absorción con el máximo comportamiento expansivo-retráctil. 1.6 DEPÓSITOS COLAPSIBLES
Estos depósitos conocidos también como metaestables, se encuentran en muchas partes del mundo y se caracterizan por un repentino y enorme decrecimiento de volumen a esfuerzo constante cuando se inundan. La colapsibilidad depende en primer lugar del estado y el estado es función de los procesos de formación y de la historia geológica. Muchos suelos pueden colapsar ejemplo, loes, coluviones, flujos de detritos y lodos, suelos residuales, tobas volcánicas, materiales aluviales y rellenos construidos por el hombre. El potencial de colapso se debe por lo general a tres condiciones: (1) estructura abierta parcialmente saturada y potencialmente inestable; (2) los enlaces intergranulares de cualquier tipo se pierden por h umedecimiento (3) aplicación de esfuerzos suficientemente mayores para colapsar la estructura. Los loes se reconocen entre los suelos más colapsibles que existen.
