FENÓMENOS GEODINÁMICOS EXTERNOS La geodinámica externa es la rama de la geología que estudia los cambios y procesos que ocurren en la parte externa de la corteza terrestre. ¿Cuál es el motor de esos cambios? La energía proviene de dos fuentes: el sol y la fuerza de gravedad. ¿cuáles son los agentes modeladores? !undamentalmente !undamentalmente dos: el agua" en cualquiera de sus formas" y la atm#sfera $donde se incluye la lluvia" viento%& ' los seres vivos tambi(n se les puede considerar agente modelador del paisa)e" especialmente al ser *umano. +eámoslos uno a uno: !,-/,-01 2,034-5/4C01 ,67,8-01 91on todos aquellos fen#menos que participan en la evoluci#n del modelado de la superficie terrestre" como resultado de la interacci#n de agentes geodinámicos" que pueden ser percibidos por el *ombre. 0curren ba)o diferentes modalidades o mecanismos" dependiendo del agente principal y los factores que participan" en su origen y desarrollo. 1e clasifican en: fen#menos de remoci#n en masa" flu)os *ídricos y otros.
regiones de clima extremadamente seco donde existe muy poca vegetaci#n y en regiones tropicales" acompa
AGENTES GEODINÁMICOS 9 1e tiene como agentes geodinámicos: el agua" 1ol" la gravedad" el viento y los organismos vivos. 9 'gua: ,s el agente geodinámico principal y su acci#n modeladora de la superficie es casi universal. articipa en todas las etapas de los ciclos de erosi#n y sedimentaci#n tales como: a& ,n la meteorizaci#n" meteorizaci#n" como agente de la la descomposici#n descomposici#n química de materiales rocosos. * b) ,n b) ,n la remoci#n de dic*os materiales rocosos" ya sea como energía de un cuerpo líquido: lluvias" arroyadas" torrentes" ríos" corrientes marinas" etc" o como s#lido: *ielo en granizada nevados y glaciares. * c) ,n c) ,n la acumulaci#n de los sedimentos sedimento s que casi siempre se realiza en medios acuosos: cuencas de ríos" lagos" mares" etc El Sol 'l igual que el agua agua interviene en todos los procesos que ocurren en la tierra" mediante las variaciones de temperatura" influye en el comportamiento del agua y el viento" propiciando cambios en el e stado o resistencia de los cuerpos $dilataci#n" contracci#n y ruptura&. La gravedad La fuerza de atracci#n gravitatoria de la 7ierra es un agente in*erente a la dinámica de (sta" esta presente en todos los procesos y fen#menos que tienen lugar en la superficie; su acci#n es más evidente en los fen#menos de remoci#n en masa" facilita la caída de los cuerpos. El vie!o ,)erce una acci#n de transporte y de erosi#n pero de naturaleza totalmente distinta. La acci#n del viento" en
FACTORES FACTORES GEODINÁMICOS La formaci#n y desarrollo de los fen#menos geodinámicos están condicionados a ciertos $ac!ore" que determinan su intensidad" magnitud y frecuencia. *>nos factores tienen una participaci#n pasiva o estática" mientras que otros son activos o desencadenantes. 9litol#gicos" ,stratigráficos" 7ect#nicos" 7opográficos" Climatol#gicos" Hidrológicos, 'ntr#picos Li!ol%gico" Las rocas que afloran en un lugar segn sea su naturaleza" composici#n mineral o propiedades físicas y químicas" van a tener un determinado comportamiento y modo de evolucionar en el ambiente en que se encuentran. 'sí tendremos por e)emplo: rocas duras" macizas" blandas" d(biles" no consolidadas" inestables" inestables" etc." que dan lugar a los materiales de carga que posteriormente serán removidos. E"!ra!igr&$ico" 1e refiere al modo en que yacen" o están dispuestas las rocas" lo que determina la estabilidad o inestabilidad de los terrenos 9or e)emplo" en capas gruesas" delgadas" intercaladas" o alternadas con estratos macizos blandos" deleznables" permeables o impermeables. 9Las condiciones de estabilidad serán menores donde las condiciones climáticas y las superficies de exposici#n de las rocas son adversas. 7ect#nicos * ,stá vinculado al tipo" modalidad" magnitud e intensidad de deformaci#n que presentan los afloramientos rocosos" como: fallas" pliegues"
diaclasas" )untas que dislocan los macizos y rompen la estabilidad de la estructura primaria de la roca. * or otro lado" se refiere tambi(n a la presencia de evidencias de neotectonismo como fuente de inestabilidad y deformaci#n" así corno de liberaci#n de energía sísmica. $zona sismotect#nica& 7opográficos *1on las características morfol#gicas del relieve de la superficie terrestre. *Las pendientes" agudeza" amplitud" profundidad de dic*o relieve" dan idea del grado de equilibrio o desequilibrio de los materiales que la constituyen" y del modo o mecanismo de los procesos morfodinámicos que se desarrollan en dic*a superficie. Cli#a!ol%gico" Las variables climatol#gicas como temperatura" *umedad" precipitaci#n y otras" segn sea su manifestaci#n y ocurrencia participan de las condiciones ambientales de una regi#n y determinan la velocidad de meteorizaci#n de la roca" la intensidad" frecuencia y magnitud de las fen#menos *idrometeorol#gicos $lluvias torrenciales" *uracanes&" que desencadenan otras manifestaciones geodinámicas de magnitudes catastr#ficas. Hidrológicos
*1e refiere a la acci#n de las aguas de escorrentía superficial y subterránea que provocan la saturaci#n y sobrepeso de los materiales rocosos" el socavamiento y erosi#n de los taludes y la disoluci#n de las rocas solubles. *La presi#n que e)erce el agua sobre las rocas y suelos, *ace que se alteren las condiciones de estabilidad de los taludes y se propicien fen#menos como deslizamientos" *undimientos" etc. A!r%'lco" 1on todas las actividades mediante las cuales el *ombre altera y rompe el equilibrio del medio natural" por e)emplo: 9La deforestaci#n por la tala de bosques y sobrepastoreo que destruye la cobertura vegetal" la deficiente infraestructura de riego que sobresaturan los terrenos y facilitan la remoci#n del suelo" las inadecuadas prácticas agrícolas y agron#micas que empobrecen el suelo de)ándolo improductivo" propiciando su abandono. 7ambi(n la remoci#n de tierras en la e)ecuci#n de obras civiles" explotaci#n de yacimientos y canteras" de)an taludes inestables" así como la acumulaci#n y sobrecarga de desmontes o desperdicios sobre terrenos no apropiados. * 7odas estas actividades crean condiciones de desequilibrio que aceleran el desarrollo de fen#menos geodinámicos. FENÓMENOS DE REMOCIÓN EN MASA *1e denominan así a los fen#menos geol#gicos que en su mecanismo involucran la movilizaci#n de
grandes volmenes de materiales rocosos *acia niveles inferiores" ba)o la acci#n directa de la gravedad. Los fen#menos de remoci#n en masa ocurren como movimientos gravitacionales de variado carácter y magnitud. 3eslizamientos" reptaci#n de suelos y rocas" derrumbes y *undimientos. *De"li(a#ie!o" 1on las manifestaciones más impresionantes de los fen#menos de remoci#n en masa. 1e caracterizan por la formaci#n de una superficie de ruptura recta o curvada a par de la cual se desplaza toda la porci#n de terreno separada del con)unto" con la misma velocidad en todas sus partes" conservando su estructura y forma original. Los deslizamientos pueden involucrar en su desarrollo materiales rocosos y@o suelos.
*Re'!aci% de "elo" +o roca" /ovimiento lento del suelo y@o de detritos rocosos cuesta aba)o" por lo general no perceptible" que afecta la parte superficial de la ladera" la capa de suelo y en algunos casos la parte superior de la roca alterada. 1u ocurrencia esta influenciada por la presencia de lluvias o de fusi#n de nieves que saturan los suelos en ambientes *medos y sobre laderas con pendientes moderadas. *Derr#be" 4ncluye los movimientos y caída violenta de materiales rocosos de variables dimensiones. Las principales causas son las siguientes: La fuerza gravitacional de la 7ierra. 2rado e intensidad de fractura de la roca. ,fectos de meteorizaci#n $alteraci#n de la roca&. ,fectos de congelamiento del agua en las fracturas. resi#n de las raíces de los árboles en las fracturas. Los factores que inician un derrumbe frecuentemente suelen ser los movimientos sísmicos" las excavaciones naturales $erosi#n& o artificiales y la ba)a co*esi#n de los materiales que constituyen los taludes. Los ambientes mas propensos a estos fen#menos son: los taludes verticales de suelos o rocas bastante fracturadas; los cortes de las carreteras" caminos" canteras" los acantilados marinos" taludes ribere
La causa más comn es la remoci#n lenta del material deba)o de la masa que se *undirá por falta de base o sost(n. CIMENTACIONES Las Ci#e!acioe" son las bases que sirven de sustentaci#n de todo tipo de construcci#n. 1e calculan y proyectan teniendo en consideraci#n varios factores: A La composici#n y resistencia del terreno" A Las cargas propias del edificio" y A 0tras cargas que inciden" tales como el efecto del viento o el peso de la nieve $si *ubiere&. S-ELOS . CIMENTACIONES La cimentaci#n puede definirse en general como el con)unto de elementos de cualquier obra civil cuya misi#n es transmitir al terreno que lo soporta las acciones procedentes de la estructura. 1u dise
Las Ci#e!acioe" son las bases que sirven de sustentaci#n al edificio; se calculan y proyectan teniendo en consideraci#n varios factores tales como la composici#n y resistencia del terreno" las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden" tales como el efecto del viento o el peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos. Los estudios de mecánica de suelos y de rocas contribuyen en gran parte al traba)o de dise
0tro edificio conocido que *a sufrido el mismo fen#meno es la c(lebre 7orre de isa" que recientemente *a sido consolidada y reforzada en su cimentaci#n. ,n este tipo de terrenos las pruebas de carga son intiles para conocer su comportamiento. CIMENTACIONES SOBRE ARCILLAS EXPANSIVAS: Las cimentaciones construidas sobre arcillas expansivas están sometidas a grandes fuerzas causadas por la expansi#n" las cuales provocan levantamiento" agrietamiento y ruptura de la cimentaci#n y de la estructura. or lo tanto no esta permitido cimentar directamente sobre suelos expansivos. Los pisos no deberán apoyarse directamente sobre suelos expansivos y deberá de)arse un espacio libre suficientemente *olgado para permitir que el suelo ba)o el piso se expanda y no lo afecte. Cuando la arcilla se encuentra a considerable distancia ba)o la superficie no se expande y contrae tanto" como cuando se encuentra cerca de la superficie" por lo tanto" los da
CIMENTACIONES La calidad de la cimentaci#n de un sitio de 're"a debe valorarse en t(rminos de estabilidad" capacidad portante" comprensibilidad $suelos& o deformidad $rocas& y la permeabilidad efectiva de la masa. Las t(cnicas de investigaci#n que deberán adoptarse dependerán de la geomorfología y la geología del sitio especifico.
CIMENTACIONES/0re"a" "obre arcilla" r1gida" de bea calidad ,n dep#sitos extensos y uniformes de arcillas de buena calidad es poco probable que las percolaciones serias sean un problema. ,s importante" sin embargo" identificar y considerar la influencia de estratificaciones delgadas y *orizontales mas permeables que puedan estar presentes" por e)emplo lentes de limo" laminaciones finas. 1e requiere muc*ísimo cuidado al examinar las muestras recuperadas para detectar tales aspectos. La evaluaci#n de los
parámetros apropiados de resistencia al corte" para usarlos en el dise
4) el proyecto de una estructura de la cimentaci#n adecuada" a las condiciones que darán origen las consideraciones 2) 3)5 Las cargas de la construcci#n pueden ser afectadas de un modo general por la geología local" donde el plano de la cimentaci#n depende esencialmente de la naturaleza del suelo" que se encuentra deba)o del sitio de la construcci#n. Las condiciones del suelo es un problema de carácter netamente geol#gico. ,l (xito o fracaso en la ingeniería de cimentaci#n depende del conocimiento adecuado de las propiedades mecánicas de las rocas y suelos. CONDICIONES GEOLOGICAS EN DISEÑO DE CIMENTACIONES Las condiciones geol#gicas de una zona de estudio con fines constructivos pueden clasificarse dentro de uno de los siguientes tres tipos y segn las posibilidades de la cimentaci#n: & Cuando existe roca s#lida sea en superficie o muy cerca a ella" la construcci#n puede cimentarse directamente sobre ella. ,). 4lo" /ollendo" -eF orG.3& Cuando existe un estrato rocoso ba)o la superficie" pero a la distancia que pueda alcanzarse econ#micamente por medio de una práctica de cimentaci#n en tal forma que la carga de la construcci#n le sea transmitida. ,). /ontreal.4) Cuando el estrato rocoso más cercano esta tan ale)ado de la superficie" que la estructura tiene que cimentarse sobre material no consolidado que se sobrepone a la roca. ,). 7acna" Lima" Londres CIMENTACIONES ,l ob)eto de una cimentaci#n es proporcionar el medio para que las cargas de la estructura" se transmitan al terreno que son los que van a resistir con seguridad sin producir asentamientos diferenciales. ,l granito es una de las rocas ígneas que presentan un buen comportamiento para la sustentaci#n de cualquier tipo de estructura" debido a su elevada resistencia a la compresi#n. Las rocas volcánicas tipo colada lávica tambi(n presentan gran confianza cuando se trata de sustentar cual obra civil. ,n general las rocas ígneas presentan buen comportamiento para soportar todo tipo de estructuras civiles" viales" pero cuando se trata de proyectos *idráulicos las que me)or comportamiento son las plut#nicas $granito y su clan&. Cuando se trata de estructuras importantes" debe investigarse posible existencia de $rac!ra" de de"co#'re"i% que podría permitir la alteraci#n o penetraci#n de raíces. La utilizaci#n de las rocas ígneas tipo volcánicas queda restringida a zonas muy concreta en er" así tenemos que en zonas con *erencia volcánica se *an construido diversas obras civiles e *idráulicas como en 'H" 7acna" =uancavelica.
,n el caso de las cenizas tipo piroclastos que al cementarse se denominan tobas" son materiales poco densos" muy alterables. que adquieren plasticidad en presencia de agua. 1u expansividad es de ba)a a media. 1egn Casagrande pueden considerarse CL $arcillas inorgánicas de ba)a plasticidad&" cuya alteraci#n da luigar a las arcillas expansivas. Cuando se usan en cimentaciones puede producirse asientos si la capa sobre la que se apoya no absorbe las cargas aplicadas y las transmite a los niveles de cenizas infrayacentes. Las tobas se utilizan como bloques para peque
,l conocimiento previo de la geología no solo permite el desarrollo del programa exploratorio más econ#mico" sino que tambi(n es de una vital importancia para la selecci#n preliminar del tipo de cimentaci#n que debe usarse en cada caso que se presente. CIMENTACIONES: PROBLEMAS 'lgunos problemas de cimentaci#n son comunes en toda clase de edificios" como excavaci#n" materiales de cimentaci#n inestables y problemas de aguas subterráneas. E6cavaci%/ se tiene que *acer un análisis geol#gico de excavaci#n sea para edificios como para estructuras mayores $puentes" presas& donde debe de considerarse lo siguiente: . ,l tipo de talud para el material en los muros de excavaci#n; B. la dificultad probable de excavar; I. la estabilidad del piso de la excavaci#n" y J. las condiciones de las aguas subterráneas. 1i la excavaci#n es en roca dura" libre de intemperismo" los muros serán estables an con pendientes fuertes. 1in embargo" puede producir dificultades debido a la presencia de grietas de falla con ranuras e inclinaci#n desfavorable de las capas de la roca. 2eneralmente en rocas magmáticas y en rocas metam#rficas $excepto esquistos con yeso&" la estabilidad no origina problemas" que no ocurre en las 8K 1edimentarias $pizarras y arcillas&. Las arcillas y algunas limolitas pueden meteorizarse cuando se encuentras expuestas al aire pudiendo originar un desmoronamiento en plena excavaci#n. Cimentaci#n sobre suelo inestable: los dos tipos básicos de materiales de cimentaci#n inestable son: 2. Los susceptibles al agua" especialmente cuando se trata de suelos y rocas expansivos" y B. 'quellos sometidos a un asentamiento rápido cuando están saturados" predominantemente los loes. Los materiales extensibles son las arcillas tipo montmorillonita" suelos con contenido de sulfatos de sodio an*idro y algunas pizarras. >na buena precauci#n es evitar alguna construcci#n sobre un material expansible cuando se encuentra en un estado de desecaci#n. 1e aconse)a regar dic*o material antes de la construcci#n. Las dificultades se incrementan cuando el material de los cimientos empieza a *inc*arse ba)o un edificio acabado" pudiendo presentarse dos casos: o se levanta completamente todo el edificio o" quedando los muros en su lugar los suelos empiezan a resquebra)arse o encorvarse ,l levantamiento completo de todo el edificio generalmente es diferencial" pues el centro se eleva más que los muros. ,ste levantamiento es debido cuando penetra la *umedad sea de forma capilar o de vapor.
ara impedir o tratar de disminuir la infiltraci#n del agua ba)o los cimientos" es construir alrededor de todo el edificio canales de avenamiento que se cubren con arena y grava" al nivel de la cimentaci#n. La presencia de sulfatos en cantidades considerables en suelos es per)udicial para el *ormig#n" en tales caso se need cementos especiales. Los suelos que contienen sales solubles pueden ser críticos cuando se presenta un sbito asentamiento" porque las sales solubles pueden filtrarse por la fluctuaci#n del agua del suelo y de)ar cavidades o *uecos en (ste. roblemas del agua del suelo en la cimentaci#n: las aguas subterráneas profundas no tienen relaci#n con las cimentaciones de edificios" a menos que se construyan s#tanos subterráneos que sirvan de gara)e o para almacenar explosivos. ,l agua subterráneas cercanas a superficie son las que deben ser tomadas muy en cuenta si es subterránea la estructura o una parte vital de ella" tal como los cimientos. ,n tales casos la parte subterránea de la estructura deberá ser impermeabilizada totalmente y debe tomarse medidas para evitar el posible deterioro de la estructura por el levantamiento *idrostático que pueda levantar las losas del suelo y resquebra)ar los muros. 1e deben estudiar las f luctuaciones del '.1" que son importantes para el propietario" proyectista y contratista de la excavaci#n" si por e). 1e asegura que el agua del suelo no llegará a rebasar el piso del cimiento" podría eliminarse el costo de la impermeabilizaci#n de los muros del cimiento. ,s importante conocer la profundidad el nivel freático de las aguas del suelo así como su direcci#n" que permitirá una me)or precauci#n en el desarrollo de los cálculos estructurales. ara edificios residenciales las investigaciones geot(cnicas rara vez se *acen" si solo si" las condiciones de cimentaci#n son evidentes comparando el sitio del edificio con las residencias vecinas. Los problemas en las residencias surgen despu(s de acabada la construcci#n y se deben mayormente a las condiciones del agua o al asentamiento de los cimientos a causa de un mal traba)o. Los edificios comerciales se caracterizan por las grandes cargas trasmitidas a la cimentaci#n a trav(s de las columnas con basamentos profundos" teniendo cuidado con las ':1. ,n edificios industriales tales como gara)es grandes" naves de fábricas" moles y sala de espectáculos" las estructuras son grandes por tanto la geología del suelo deben soportar inmensa carga" debiendo dise
Las plantas de energía y estaciones de bombeo" se deben de considerar las influencia interna de las vibraciones" y la sensibilidad a los asentamientos. ,l funcionamiento econ#mico continuo de bombas" turbinas y generadores es posible s#lo si el asentamiento de cimentaci#n está por sobre de este mínimo absoluto. Las cimentaciones de edificios en terraplenes" se dan cuando proliferan las construcciones en sitios" previamente se *abían considerado como de alto riesgo para fines de construcci#n. ,stos sitios son: . 'ntiguos terraplenes" que incluye vertederos de la ciudad" B. 7errenos ganados a los oc(anos" litorales y pantanos" y I. 7opografía desigual y abrupta. CIMENTACIONES: ROCAS DIFICILES L!i!a" E6'a"iva": las lutitas $8M 1ed.& no es otra cosa que una arcilla consolidada" por tanto (stas cuando son expuestas tienen la propiedad de expandirse y puedan causar serios da
,ste tipo de falla se presenta cuando la capacidad de resistencia a la fuerza cortante $proporcionada por el refuerzo *orizontal y el concreto& supera a la de flexi#n $generada por el refuerzo vertical y la carga axial&. ,sta falla se caracteriza por el balanceo del muro en torno a sus extremos" transmiti(ndose gran parte de la carga vertical $" en la fig.& por el extremo comprimido" lo que puede originar la trituraci#n del concreto con el subsiguiente pandeo del refuerzo vertical" en caso de que no exista confinamiento en los extremos $muy comn en edificios c*ilenos& Falla 'or cor!e8ci(alla 9De"li(a#ie!o) or lo general" este tipo de falla es una derivaci#n de la falla por flexi#n" producida al conectarse las dos grietas formadas por flexi#n en ambos extremos del muro $!ig. D. ,dificio Central arG&. ,sta falla se produce generalmente en las )untas de construcci#n del muro $!ig. P&; se agrava cuando existe segregaci#n del concreto" cuando las )untas son lisas o cuando los traslapes del refuerzo vertical son realizados en la misma secci#n transversal $!ig. E&. 7ambi(n" cuando se dise
La dinámica de la poblaci#n *umana tiene un inter(s especial en la actualidad debido a la sobre poblaci#n que constituye un grave problema *oy. ,sta sobrepoblaci#n en gran parte *a sido consecuencia de los avances de la medicina que *a diminuido la tasa de mortalidad. 3esde el punto de vista ecol#gico" es el *ombre la nica especie que *a burlado las leyes de la naturaleza que regulan las poblaciones de todos los restantes seres vivos" gracias al desarrollo de nuevas tecnologías que permiten manipular los ecosistemas y explotar fuentes de energía no renovables: carb#n" petr#leo" gas" minerales" etc. GEOLOGIA MEDIO AMBIENTE @I de la poblaci#n *umana vive en países desarrollados que consumen el QNO de los recursos de la tierra" causando grandes presiones sobre el ambiente. Las otras B@I partes" representa un impacto ambiental enorme con más contaminaci#n" más tierras agrícolas erosionadas" más deforestaci#n" más desertificaci#n y aceleraci#n del agotamiento de los recursos naturales. 1e estima que para el BEE seremos más de P.EEE millones" que rompe el equilibrio en la capacidad límite del planeta para nuestra raza" por tanto c#mo se *a de definir esta capacidad límite?. =abrá plagas" guerras" *ambruna" desnutrici#n y otros mecanismos compensatorios ya vie)os en la *umanidad o control poblacional. >na de las leyes básicas de la física establece que la materia no se crea ni se destruye" aunque sí se transforma. La 7ierra como un todo es un sistema cerrado en el que la materia es reutilizada constantemente de manera cíclica" de modo que los átomos son siempre los mismos" aunque reorganizados de diferentes formas. or ,). ,l átomo de carbono presente en una mol(cula de di#xido de carbono atmosf(rico pasa a formar parte de una mol(cula de glucosa al ser utilizado por una planta verde en el proceso de la fotosíntesis. ,l ciclo de las rocas es la base y fundamento de los demás ciclos de la 7ierra. La vida tal como la conocemos s#lo es posible en planetas que tengan" un continuo recicla)e de las 8M de la C7. 1e intemperizan y erosionan las 8M ígneas y se transforman en 8M sedimentarias" y (stas en metam#rficas que pueden intemperizarse y erosionarse volviendo a 8M sed. 0 bien fundirse y reiniciar el ciclo
