GEOLOGÍA PARA
INGENIEROS CIVILES
FACILITADOR: MÁSTER SERGIO J. NAVARRO HUDIELM
TELÉFONO: +505 84354004
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
1
Contenido
PRESENTACIÓN DEL CURSO ... 4
GENERALIDADES ... 5
I. GENERALIDADES DE GEOLOGÍA ... 10
1.1 Definición de Geología ... 10
1.2 Estructura interna de la tierra ... 11
1.2.1 Estructura interna de la tierra ... 13
1.2.2 Partes de la Tierra Desde el exterior ... 13
1.2.3 Actividad Práctica 1 ... 17
1.2.4 Actividad Práctica 2 ... 18
1.3 Actividad Sísmica ... 18
1. 4 Los taludes ... 21
1.4.1 Actividad de autoaprendizaje 1... 21
1.4.2 Actividad de autoaprendizaje 2... 22
1.4.3 Actividad práctica ... 22
1.4.4 Actividad de autoaprendizaje 3... 22
II. LAS ROCAS ... 22
2.1 Propiedades de las rocas ... 26
2.2 Ensayos a las rocas ... 32
2.3 Formación de las rocas ... 33
2.4 Rocas Ígneas ... 34
2.4.1 Rocas intrusivas o plutónicas ... 36
2.4.2 Rocas hipabisales o filonianas ... 37
2.4.3 Rocas extrusivas o volcánicas ... 37
2.4.4 Clasificación química de las rocas ígneas ... 38
2.5 Rocas Sedimentarias ... 38
2.6 Rocas Metamórficas ... 40
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
2
2.6.2 Actividad de autoaprendizaje 4 ... 42
2.6.3 Actividad de autoaprendizaje 5... 42
III.- LOS MINERALES Y PROPIEDADES DE LAS ROCAS ... 43
3.1 Propiedades de los minerales ... 44
3.2 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS ... 45
3.3 Actividad práctica 5 ... 48
3.4 Actividad de autoaprendizaje 6 ... 48
3.5 Actividad de autoaprendizaje 7 ... 49
3.6 Actividad de autoaprendizaje 8 ... 49
3.7 Actividad de autoaprendizaje 9 ... 49
IV. PERMEABILIDAD ... 50
4.1 Actividad práctica 6 ... 56
4.2 Actividad práctica 7 ... 58
4.3 Actividad de autoaprendizaje 10... 58
V. APLICACIONES DE LA GEOLOGÍA A LA MECÁNICA DE SUELOS ... 58
5.1.1 Geotecnia y mecánica de suelos ... 60
5.1.2 Relaciones Volumétricas ... 61
5.1.3 Actividad de autoaprendizaje ... 63
VI. ENSAYOS REALIZADOS A LOS SUELOS ... 64
6.1 Determinación de la Gravedad específica de los suelos ... 65
6.2 Humedad. ... 66
6.3 Clasificación granulométrica o granulometría ... 67
6.3. 1.Actividad de autoaprendizaje 12... 71
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
3
6.3.3 Coeficientes de uniformidad y curvatura ... 71
6.4 Actividad práctica 9 ... 72
6.4.1 Actividad de autoaprendizaje 13... 75
6.5 Limites de Atterberg ... 76
6.5.1 Límite Líquido ... 77
6.4 Actividad práctica 10 ... 80
6.5.2 Límite plástico (LP) ... 82
6.4 Actividad práctica 11 ... 84
6.6 Especificaciones para materiales ... 84
6.7 Otros ensayos ... 88
6.7.1 Absorción y gravedad especifica ... 88
6.7.2 Determinación de la resistencia a la compresión ... 89
6.7.3 Determinación del tiempo del fraguado... 89
VII. CLASIFICACIÓN DE SUELOS ... 90
7.1 Sistema de Clasificación de Suelos Unificado, USCS (Unified Soil Classification System) ... 92
7.1.1 Procedimiento para la clasificación de suelos. ... 94
7.1.3 Actividad práctica 12 ... 106
7.2 Sistema de clasificación AASHTO ... 111
7.2.1 Procedimiento de clasificación. ... 114
7.2.3 Propiedades de los suelos en el uso de carreteras ... 120
7.2.4 Actividad práctica 13 ... 125
7.3 Comparación entre los sistemas de clasificación unificado y AASHTO. ... 128
7.3.1 Actividad práctica 14 ... 130
7.3.2 Actividad De autoaprendizaje 14 ... 130
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
4
PRESENTACIÓN DEL CURSO
El objeto de este curso es proporcionar al aprendiente una visión general del origen y evolución
de la tierra, presentar los aspectos de la geología de Nicaragua y su importancia en el
aprovechamiento y conservación de sus recursos naturales que lo doten de competencias para
la evaluación de las condiciones Ingeniero Geotécnicas y geomorfológicas para la fundación
de una obra.
Se pretende estimular el trabajo de documentación e investigación a través de actividades de
autoaprendizaje desarrolladas en el aula, campo y laboratorio. El curso no se queda sólo en
aspectos básicos de geología sino que infiere en aplicaciones práctica de esta a la ingeniería civil
y su relación con asignatura como mecánica de suelos, topografía, sismo resistencia, materiales
de construcción y otras. Aprenderás de origen y formación de suelos, ensayos básicos a los
suelos, clasificación de suelos y mucho más.
El curso está planificado con actividades de autoaprendizaje que complementarán las
actividades en el aula de clases. Más del 80% del curso indica la realización de actividades
individuales y grupales que convierte al docente como un facilitador.
Esperando que esta experiencia sea de su agrado y que juntos construyamos aprendizajes
significativos.
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Correo:
[email protected]
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
5
GENERALIDADES
Las vías romanas son excelentes carreteras que representan auténticas obras de ingeniería. A la hora de plantear la construcción se contaba con el material de la zona y para la realización de los terraplenes se colocaba en la base una capa de grandes bloques de piedra sobre los que se asentaban otros de menor tamaño, se echaba tierra y se finalizaba con una capa de cantos muy pequeños -gravilla- formando una superficie uniforme sobre la que se desplazaban los carros -nivel de rodadura.
El suelo es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica. Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.
Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono. En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos. (Tomado de http://civilgeeks.com/2013/07/15/los-suelos-venezolanos-ing-nestor-luis-sanchez/)
El objetivo general de esta asignatura está dirigida a proporcionar una visión general del origen y evolución de la
tierra a fin de comprender la geología de Nicaragua y su importancia en el aprovechamiento y conservación de sus recursos naturales.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
6
en el trabajo de documentación e investigación con las distintas actividades prácticas y de autoaprendizaje.
La geología se fundamenta en la consideración de que la Tierra está en continua transformación. Conforme lo indica Jenny Castillo de la Universidad Central del Este, un ingeniero civil se enfrenta a una gran variedad de problemas, en los que el conocimiento de la geología es necesario. Indudablemente aprenderá más geología en el campo y en la práctica que la que puede enseñarle en las aulas o en el laboratorio de una escuela. Pero este aprendizaje será más fácil y más rápido y su aplicación más eficaz, si en sus cursos de ingeniería se han incluido los principios básico de la geología. merecen citarse especialmente algunas ventajas especifica las cuales algunas de ellas al desarrollare con más pausa a través del trabajo.
otras construcciones, se establecen sobre algún material natural.
seguridad.
subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la ingeniería práctica.
sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de márgenes y costas los de conservación de suelos y otras actividades.
y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas obras.
citación para reconocer la naturaleza de los problemas geológicos.
Los mapas geotécnicos constituyen un método en ingeniería geológica para presentar cartográficamente información geológico-geotécnica con fines de planificación y uso del territorio, y para el proyecto de construcción y mantenimiento de obras de ingeniería; aportar los datos sobre características y propiedades del suelo y subsuelo de una determinada zona para evaluar su comportamiento y prever los problemas geológicos y geotécnicos. Los datos incluidos en los mapas geológicos (topografía, relieve, litología, estructura, etc.) permiten deducir información valiosa sobre las propiedades de los materiales.
Los mapas geotécnicos para aplicaciones específicas de la ingeniería geológica tienen diferente finalidad entre las que destacan los estudios previos o de viabilidad para selección de emplazamientos o trazados así como información y datos para el proyecto y construcción de una obra. En el siguiente cuadro se muestra una tabla resumen de los mapas-
Tipo de mapa geotécnico y escala
Contenido Método de
elaboración
Aplicaciones
Regional <1:10.000
Datos geológicos,
conjuntos litológicos, estructuras
geotectónicas, rasgos geomorfológicos
Fotografía aérea,
mapas topográficos y
geológicos previos,
información existente,
observaciones de
Planificación y reconocimientos preliminares,
información general
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
7
regionales, grandes
zonas afectadas por procesos. Información
general de interés
geotécnico e
interpretaciones.
campo. de materiales
existentes.
Local Etapa de
Reconocimiento preliminar. 1:10.000 a 1:500
Descripción y
clasificación de
suelos y rocas,
estructuras, geomorfología, condiciones hidrogeológicas, procesos geodinámicas,
localización de
materiales para
construcción.
Fotografía aérea,
recorridos de campo, medidas y datos de campo.
Planificación y
viabilidad de obras y reconocimiento
detallado.
Local
Etapa de investigación in situ.
1;5.000 a 1:500
Propiedades de los materiales
y condiciones
geotécnicas, aspectos importantes para la
construcción de una obra concreta.
Los anteriores más
datos de calicatas y
sondeos, geofísica,
ensayos in situ y de laboratorio.
Detalles sobre
emplazamientos y
problemas geológico
geotécnicos.
Diseño de obras.
Ingeniería Geológica (Y Del Entorno)
Los ingenieros geólogos aplican los principios geológicos a la investigación de los materiales naturales tierra, roca y agua superficial y subterránea implicados en el diseño, la construcción y la explotación de proyectos de ingeniería civil. Son representativos de estos los diques, los puentes, las autopistas, los acueductos, los desarrollos de zonas de alojamiento y los sistemas de gestión de residuos. Una nueva rama, la geología del entorno, recoge y analiza datos geológicos con el objetivo de resolver los problemas creados por el uso humano del entorne natural. El más importante de ellos es el peligro para la vida y la propiedad que deriva de la construcción de casas y de otras estructuras en áreas sometidas a sucesos geológicos, en particular terremotos, taludes (véase corrimiento de tierra), erosión de la costas e inundaciones. El alcance de la geología del entorno es muy grande al comprender ciencias físicas como geoquímicas e hidrológicas, ciencia biológica y social e ingeniería.
Geología en Obra Hidráulicas
La geología se utiliza de diversas formas en obras hidráulicas entre las cuales podemos mencionar las siguientes.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
8
sistema se compone básicamente de una bomba especial y varios pozos de punta de captación para abatir el nivel de agua freática bajo el nivel de la excavación más profunda; así el material que se ve a excavarse es comportamiento es incierto, al sólido; de esta manera se facilita el avance de la excavación y se elimina los problemas causado por el agua. El control del agua freática en la obras de construcción urbana, también es de vital importancia, y solo puede ser efectuado con base en un estricto conocimiento de la capa subyacente local de una detallada geología urbana.
Centrales hidroeléctricas subterráneas:la idea de situar centrales hidroeléctrica o de bombeo subterráneas es casi tan conocida, que han dejado de ser novedad en el diseño. Estos es un desarrollo que tuvo lugar a partir de la segunda guerra mundial; aunque a fines del siglo xix, una de las primeras centrales eléctrica o hidroeléctrica canadienses en Niágara Falls utilizó el subsuelo en un cierto grado. Las turbinas impulsada por agua se situaron en el fondo de unas excavaciones circulares profundas y se conectaron con los generadores situados en la superficie por medio de flechas de acero, y por eso, esta no puede ser considera completamente subterránea.
Cimentación de presas:la construcción de una presa almacenadora de agua altera más las condiciones naturales que cualquiera otra obra de la ingeniería civil. Esta es importante por la función que desempeñan: en el almacenamiento de agua para el suministro de avenidas, recreación o irrigación.
Obra de control fluvial:desde hace más de 3000 años el hombre ha tratado de amansar algunos de los grandes ríos del mundo. Las primeras obras de ingeniería civil fueron con toda probabilidad las de control fluvial. La obras fluvial es esencia la regulación de la corriente natural del río dentro de un curso bien definido, generalmente el que suele ocupar la corriente. Ya que la desviación del curso probablemente ocurrirá durante los periodos de caudal de avenida, la obra de control consiste en regular la avenida.
Geología en obras viales: La geología en obra viales juega un papel muy importante pues la mayoría de las carreteras, túneles, y demás obras viales utilizan la geología para realizar estudio de suelo de los terrenos que se utilizaran para dichas obras.
Perforación de Lumbreras:una de las partes más especializadas en las excavaciones abiertas es la perforación de lumbreras para el acceso
de trabajos de túneles. Existe una experiencia abundante que nos ofrece la industria minera; por cierto, la perforación de lumbreras es una operación de construcción compartida por los ingenieros civiles y los de minas, pues muchas de las galerías de las grandes minas son obras de contratistas en ingeniería civil y muchos ingenieros mineros se les consulta acerca del problema con lumbreras en obras civiles.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
9
Campos de Aviación:el crecimiento de la aviación civil ha sido extraordinario en los últimos siglos; y es en este por su extensión en donde la geología no es tan determinante como en otros tipos de construcciones. Los campos de aviación modernos tienen que se áreas muy grandes y bastante planas sin serios impedimentos para volar en los alrededores.
Carreteras:son contadas las obras de ingeniería civil que guardan relación tan estrechamente con la geología como las carreteras. Se puede esperar que todo proyecto de carreteras importante encuentre una gran variedad de condiciones geológicas, puesto que se extienden grandes distancias. Aunque será extraño que una carretera requiera actividades constructivas en las profundidades del subsuelo, los cortes que se realizan para lograr las gradientes uniformes que demandan las autopistas modernas proporcionan por necesidad una multitud de oportunidades de observar la geología. No sólo es atractivo para los conductores, sino que también revelan detalles de la geología local que de otro modo serían desconocidos.
Geología en edificaciones
La geología en las edificaciones
constituye la zapata en la cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre la cual nosotros los ingenieros civiles debemos construir. Si no se realizan los estudios del suelo debido la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los cuales son muy difíciles de reparar estando ya la edificación terminada.
Materiales de Construcción: es
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
10
I. GENERALIDADES DE GEOLOGÍA
1.1 Definición de Geología
La geología es una de las muchas materias relacionadas como ciencias de la Tierra, o geociencias que estudian las rocas y los materiales derivados que forman la parte externa de la Tierra. Esta se apoya de otras ciencias como la física, la química y la biología. De esta forma, temas geológicos como la geoquímica, la geofísica, la geo cronología (que usa métodos de datación que también es conocida como geología histórica) y la paleontología permiten comprender mejor el funcionamiento de los procesos terrestres a lo largo del tiempo.
Geología (del griego, geo: tierra y logo:, conocimiento, por lo tanto, tratado o conocimiento de la Tierra). Representa un campo de la ciencia que se interesa por el origen y evolución del planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre él. Aunque cada ciencia de la Tierra tiene su enfoque particular, todas suelen superponerse con la geología. De esta forma, el estudio del agua de la Tierra en relación con los procesos geológicos requiere conocimientos de hidrología y de oceanografía, mientras que la medición de la superficie terrestre utiliza la cartografía (mapas) y geodesia (topografía). Para nuestra perspectiva como ingenieros civiles podemos decir que la geología es parte de fundamental de la comprensión de las ciencias de los materiales. Explica el origen y formación de suelos y rocas a través de sus propiedades, estructura, origen y formación en procesos físicos y químicos. Nos es de utilidad para análisis, descripción e interpretación de los siguientes aspectos:
Comportamiento y diseño de estructuras sísmicas Gestión integral de riesgos y recursos naturales. Planificación de uso de suelo
Diseño de estructuras civiles garantizando su estabilidad a través de las cimentaciones. Estudio de agua subterráneas para obtención de agua potable.
Tratamiento de agua potable y sistemas de abastecimiento Explotación de recursos naturales y otros.
1.1.1 Conceptos Básicos
Aunque a lo largo del curso se hará referencia a conceptos básicos de geología así como de la gestión desde la perspectiva de ingeniero civil, es importante manejar algunos conceptos básicos los cuales de detallan a continuación:
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
11
Gestión de riesgos: Enfoque estructurado para manejar la incertidumbre relativa a una amenaza, a través de una secuencia de actividades humanas que incluyen evaluación de riesgo, estrategias de desarrollo para manejarlo y mitigación del riesgo utilizando recursos gerenciales. Las estrategias incluyen transferir el riesgo a otra parte, evadir el riesgo, reducir los efectos negativos del riesgo y aceptar algunas o todas las consecuencias de un riesgo particular. El objetivo de la gestión de riesgos es reducir diferentes riesgos relativos a un ámbito preseleccionado a un nivel aceptado por la sociedad. Puede referirse a numerosos tipos de amenazas causadas por el medio ambiente, la tecnología, los seres humanos, las organizaciones y la política. Por otro lado, involucra todos los recursos disponibles por los seres humanos o, en particular, por una entidad de manejo de riesgos. Peligros geológicos: Condición, proceso o acontecimiento geológico que supone una amenaza para el ser humano o su hábitat. Se originan por procesos naturales de dos tipos, los de tipo endógeno que tienen lugar en el interior de la Tierra y originan fenómenos naturales como los sismos, los tsunamis y los volcanes; y los de tipo exógeno que se presentan en la superficie terrestre como intemperismo, erosión y acumulación debido a las acciones de la gravedad, del agua, del aire, el sol y otros factores que, en conjunto, dan composición, forma y estructura a la superficie terrestre. Los peligros geológicos comprenden los temas de: fallas y fracturas, erosión, sismos, volcanes, tsunamis, hundimientos, deslizamientos, derrumbes y flujos de lodo.
Riesgo Geológico: Es una contingencia desfavorable de carácter geológico a la que están expuestos los seres vivos y, en especial, el hombre y toda la naturaleza. Hay determinados procesos de la propia dinámica de la Tierra relacionados con fenómenos geológicos, meteorológicos y climáticos que pueden provocar desastres de origen natural. Estos procesos se transforman en Riesgos Geológicos cuando nos afectan de alguna manera; si no, no dejan de ser simplemente procesos naturales. Podríamos afirmar que los riesgos se dan porque en el momento en que se desarrolla un proceso natural estamos presentes.
Hablamos de riesgos geológicos cuando nos referimos a cualquier proceso originado a partir de la propia dinámica de la Tierra o por la acción antrópica que puede originar un desastre de origen natural y representar un peligro potencial para el ser humano.
Susceptibilidad: Capacidad o potencialidad de una unidad geológica o geomorfológica de sufrir un proceso geológico determinado (movimiento en masa, erosión, inundación, etc.). Sin embargo existe la confusión de que la susceptibilidad de un territorio a un
determinado proceso geológico, se puede analizar mediante la vulnerabilidad física. Un análisis de vulnerabilidad determina el nivel de exposición y la predisposición a la pérdida de un elemento o grupo de elementos ante una amenaza específica. La vulnerabilidad física analiza por ejemplo: la capacidad sismo-resistente de las edificaciones, el nivel de exposición de viviendas y su capacidad para soportar inundaciones, etc. Vulnerabilidad: Porcentaje de víctimas y daños (económicos, ecológicos…) previsibles estadísticamente, del total expuesto.
1.2 Estructura interna de la tierra
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
12
de placas que afectan la construcción en las obras de infraestructura.El conocimiento actual acerca del interior de la Tierra es resultado de numerosos estudios científicos, en su mayoría basados en la propagación de las ondas sísmicas a través del propio material terrestre. De esta manera ha sido posible determinar su composición y dividirla en varias capas concéntricas; del exterior al interior, son: corteza, manto, núcleo externo y núcleo interno.
Tal y como nos indicaron en niveles previos la tierra está constituida por diferentes materiales en capas concéntricas:
Corteza: la más externa compuesta por Si-Al-O con espesores de < 70 km, densidad 2,6 ton/m3. Se inicia en la superficie y llega hasta una profundidad promedio de 35 km. En algunas zonas continentales como las cadenas montañosas, puede ser mayor; en otras, bajo los océanos, su espesor es menor: unos 10 km. La corteza es completamente sólida y fracturable. El Manto Comprende desde la parte inferior de la corteza hasta aproximadamente 2900 km de profundidad. Debido a las condiciones de temperatura y presión imperantes en el material de esta capa, su estado físico oscila entre sólido y plástico.
El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.
Manto superior: sólido compuesto por Si-Fe-Mg-O; densidad 3,3 ton/m3. Comprende desde la parte inferior de la corteza hasta aproximadamente 2900 km de profundidad. Debido a las condiciones de temperatura y presión imperantes en el material de esta capa, su estado físico oscila entre sólido y plástico.
Manto inferior: plástico de 2900 km de espesor, compuesto por silicatos ferromagnesianos. Con base a los datos sismológicos se ha podido inferir que es líquido. Esto se puede deber a condiciones de temperatura muy elevada.
Núcleo: Compuesto por Fe-Ni metálicos. Éste es el centro de la Tierra y su diámetro es de 2340 km aproximadamente. Se estima que su capa exterior es de unos 2,225 km de grosor con una densidad relativa media de 10 Kg por metro cúbico. Esta capa es probablemente rígida, su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1,275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su presión (medida en
GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la superficie. El núcleo interno irradia continuamente un
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
13
1.2.1 Estructura interna de la tierra
La capa más exterior, denominada también corteza terrestre, tiene un grosor de tan sólo 40 km, que se reducen a 10 km en el fondo de los océanos. Bajo esta capa se encuentran una decena de capas de corteza semi-rígidas y muy inestables, que alcanzan una profundidad aproximada de 1.200 km. Esta capa inestable recibe el nombre de Litosfera, que significa esfera de piedra.
Por debajo de la litosfera hay otra capa, de unos 700 km llamada Astenosfera - que significa esfera débil - formada por material parcialmente fundido. Se puede afirmar que la litosfera flota sobre la astenosfera, como una barca sobre la superficie de un lago y, como ésta, se desplaza, sube o baja, en función de su peso. Después de esta capa, se encuentra el manto inferior, formado por material rocoso, que llega a una profundidad aproximada de 2.900 km. Hay luego un núcleo externo, líquido, de un grosor aproximado de 1.700 km y, por último, un núcleo sólido, de hierro y níquel, que constituye el centro de la tierra. Este núcleo tiene un diámetro aproximado de 2.400 km, es decir algo inferior a la Luna, cuyo diámetro es de 3.400 km. La corteza terrestre al enfriarse, se ha arrugado y, de esta forma, se originaron grandes montañas y depresiones, que luego se convirtieron en mares y océanos.
Como la litosfera flota sobre la astenosfera, no ha de resultar extraño que se hable de la deriva de los continentes; tampoco debe sorprender la teoría que afirma que todos los continentes proceden de una única masa originaria de tierras emergidas, denominada Pangea y que existió aproximadamente hace unos 200 millones de años. Con el tiempo, en dicha Pangea se produjeron fracturas, causadas por grandes terremotos y, en consecuencia, se fueron separando de ella unos bloques enormes que dieron origen a los continentes. Todavía ahora estos enormes bloques se desplazan como si fueran barcos a la deriva. Por ejemplo, Arabia se va alejando lentamente de África y, dentro de algunos millones de años, el Mar Rojo será más grande que el Océano Indico; Italia, empujada por Africa, se desplaza hacia Yugoslavia y los Alpes y los Apeninos son cadenas montañosas que, en el pasado, se formaron debido a esta misma presión.Sea como fuere, estos movimientos son muy lentos e imperceptibles, pero lo que sí es seguro es que, dentro de millones de
años, la fisonomía de la Tierra será muy distinta a la actual. El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que, junto a la
atmosfera, nos protege de las
radiaciones nocivas del Sol y de las otras estrellas.
1.2.2 Partes de la Tierra Desde el
exterior
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
14
Constituida principalmente por N, O2, CO2 y vapor de agua. En la troposfera se forman las lluvias y los vientos
Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3,794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes. En general en estado líquido cubre más de ¾ partes de la tierra. el agua líquida, que cubre aproximadamente dos terceras partes de la superficie terrestre, con una profundidad promedio de 3,5km, lo que representa el 97% del total de agua del planeta. El agua dulce representa 3% del total y de esta cantidad aproximadamente 98% está congelada, de allí que tengamos acceso únicamente a 0,06% de toda el agua del planeta. El agua migra de unos depósitos a otros por procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto configuran el ciclo hidrológico o ciclo del agua.
Tomado de: http://materialescienciassociales.files.wordpress.com/2012/01/resumen_hidrosfera11.jpg
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
15
carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.
La idea de que los actuales continentes estuvieron unidos, que se rompieron y continuaron se aceptó plenamente hasta bien entrado el siglo XX, cuando se estableció la teoría de la Tectónica de Placas. En términos geológicos, una placa es una plancha rígida de roca sólida que conforma la superficie de la Tierra, es decir, la litósfera, una capa formada por la Corteza y el Manto Superior.
La Litosfera, a su vez, está dividida por placas rígidas, juntas como piezas de un rompecabezas, que se mueven independientemente y que descansan sobre una capa de roca caliente y flexible, llamada Aestenosfera. Como consecuencia del calor interno de la Tierra, la roca fundida (magma) de la aestenosfera tiene la capacidad de desplazarse o fluir lentamente desde la parte más interna y caliente del interior de la Tierra hacia la zonas externas más frías, generando un movimiento continuo y en forma circular denominado corrientes de convección, que empujan y quiebran las placas formando nueva corteza.
El proceso de formación de nueva corteza ocurre con más frecuencia en el fondo de los océanos, donde el manto está más cercano. Por allí el magma es empujado hacia arriba y al alcanzar el fondo marino, como lava, el agua del mar enfría y consolida el material creando nueva corteza que se asemeja a cordilleras en el fondo de los océanos (las llamadas dorsales oceánicas). Para hacer espacio a esta adición continua de nueva corteza, las placas de ambos lados de la cordillera se van separando, arrastrando con ellas los continentes (deriva continental). El movimiento de las placas alcanza entre 1 y 10 cm al año.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
16
En resumen, las placas tectónicas son grandes fragmentos de la litosfera que se mueven continuamente, a la deriva, unas respecto de otras. Este movimiento relativo es la causa principal de la formación de las cadenas montañosas, los valles y otros fenómenos topográficos, proceso conocido como tectonismo. Se pueden distinguir ocho grandes placas principales y unas dos docenas de placas menores. Las placas principales son: Africana, Antártida, Euroasiática, Indo-australiana, Nazca, Norteamericana, Pacífica y Suramericana. Algunas de las más pequeñas son: Anatolia, Arábiga, Caribeña, Los Cocos, Filipinas y Somalí.
El ciclo petrológico según la Tectónica de Placas se muestra en la siguiente figura:
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
17
La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse. Inmerso en lo que son placas tectónicas se introduce el concepto de falla. Las cuales podrán ser activas. Una falla se define como una discontinuidad entre bloques de roca que se han desplazado uno con respecto al otro en una dirección paralela a la discontinuidad. Su escala puede ser microscópica hasta kilométrica. Para saber la existencia de una falla podrán aplicarse los criterios siguientes.
• Observación directa (afloramiento)
• Criterios geomorfológicos.
• Criterios geofísicos (incluyendo sismológicos).
• Criterios geológicos indirectos (discontinuidades de unidades).
• Criterios hidrogeotérmicos (alteración hidrotermal, fuentes termales, etc.).
• Otros
.
1.2.3 Actividad Práctica 1
De manera individual, basado en tus conocimientos previos da respuesta a las siguientes preguntas:
1. ¿Qué comprendes por Geología?
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
18
4. ¿Cuántos tipos de suelos conoces? ¿Cómo los clasificarías?
5. Menciona los materiales de construcción de origen natural que conoces. 6. Menciona los materiales de construcción de origen artificial que conoces
7. Menciona las pruebas que conoces que le hacen a los distintos materiales de construcción que se emplean en obras civiles.
8. ¿Qué es riesgo geológico? Ejemplifica
9. ¿Cuáles son tus expectativas del curso? ¿Qué compromisos tienes para alcanzar nuevos aprendizajes?
10. ¿Cuál es la estructura interna de la tierra que conoces? 11. ¿Cuál es el ciclo del agua?
12. ¿Qué son suelos? ¿Cómo se forman estos?
1.2.4 Actividad Práctica 2
1. Observa los videos facilitado por el mediador. Toma notas de los aspectos ahí descritos. Organízate en grupos y conforme la actividad 1. Prepara 14 preguntas con sus respuestas y entrégalas al mediador. Estas preguntas deben incluir al menos 5 que consideren difícil de responder ordenadas aleatoriamente.
Una vez finalizado este proceso, atiende las orientaciones del mediador para realizar la dinámica “Mi apuesta y mi conocimiento”.
2. Has una lectura en la red acerca tectónica de placas y diseño sísmico. Toma notas y en tu cuaderno preséntalas en próxima sesión. Se hará una mesa redonda donde compartir tu experiencia de aprendizaje.
1.3 Actividad Sísmica
Para el estudio de la actividad sísmica, es de particular importancia la cubierta rígida de nuestro planeta, constituida por la corteza y la parte superior del manto. A esta cubierta se le denomina litosfera y el promedio de su espesor es de 100 km.
La corteza del planeta Tierra está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes. La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo están los materiales más pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno es sólido. Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior. Los movimientos rápidos originan terremotos. Los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.
Los terremotos son simplemente temblores de la corteza terrestre, producidos por una brusca liberación de energía mecánica en la zona superficial del interior de la Tierra y se deben a una acumulación previa de energía en el medio, generalmente por deformación elástica. Por lo tanto un movimiento sísmico es un movimiento vibratorio producido por la pérdida de estabilidad de masas de corteza. Cuando el movimiento llega a la superficie y se propaga por ésta le denominamos terremoto.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
19
forma tridimensional a partir de un punto en la Corteza profunda o Manto superficial (en general, en la Litosfera) en el que se pierde el equilibrio de masas. A este punto se le denomina hipocentro. Cuando las ondas procedentes del hipocentro llegan a la superficie terrestre se convierten en bidimensionales y se propagan en forma concéntrica a partir del primer punto de contacto con ella., Este punto llama epicentro.
Las ondas sísmicas son similares a las ondas sonoras y, según sus características de propagación, las clasificamos en:
Ondas "
p
" o primarias: llamadas así por ser las más rápidas y, por tanto, las primeras
que se registran en los sismógrafos. Son ondas de tipo longitudinal, es decir, las
partículas rocosas vibran en la dirección de avance de la onda. Se producen a partir
del hipocentro y se propagan por medios sólidos y líquidos en las tres direcciones del
espacio.
Ondas "
s
" o secundarias: algo más lentas. Son ondas de tipo transversal, es decir, la
vibración de las partículas es perpendicular al avance de la onda. También se
producen a partir del hipocentro y se propagan en forma tridimensional, pero
únicamente
a
través
de
medios
sólidos.
Ondas "
L
" o largas: se propagan sólo por la superficie, por lo que también se les
llama ondas superficiales. Se propagan a partir del epicentro. Éstas son las
verdaderas causantes de los terremotos.
El volumen de roca que se fractura se denomina fuente sísmica. Por simplificación de la fuente se asimila a un punto denominado hipocentro o foco, y al punto de la superficie situado justamente encima del foco se denomina epicentro. Se ha podido comprobar que el interior del globo terráqueo está formado por distintas capas de materiales, cuya densidad se incrementa a medida que se avanza hacia el núcleo central.
1.3.1 Volcanes en Nicaragua
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
20
Están asociados a la tectónica de placas lo que nos lleva a regiones donde existe subducción hay vulcanismo. Hay lugares donde no hay subducción, pero hay vulcanismo son puntos calientes, donde existe una fisura sobre la cual el flujo de lava es constante.
El vulcanismo se produce cuando el material fundido del interior de la Tierra sale a la superficie a través de grietas, fisuras y orificios.
Nicaragua se encuentra sobre el Cinturón de Fuego y su actividad sísmica y volcánica observada es el resultado del proceso de colisión de las placas Coco y Caribe, y la subducción de la primera.
La Depresión Nicaragüense (paralela a la costa del Pacífico) tiene más de 300 Km de extensión en sentido NO-SE y 70 Km de ancho y se encuentra constituida por rocas volcánicas recientes, en su parte media encontramos la cadena volcánica activa de Nicaragua y los grandes lagos.
La sismicidad en Nicaragua está controlada por la convergencia de las placas Coco y Caribe. (INITER, 2010)
Asociado a la zona de colisión de las
placas, existe la cadena volcánica
cuaternaria constituida por numerosas fallas. Los volcanes generalmente se emplazan en estas fallas menores. Estas fallas y estructuras geológicas constituyen una fuente sísmica secundaria en cantidad de sismos y en nivel de magnitud, sin embargo, ocupa primer lugar en la amenaza para las ciudades del Pacífico de Nicaragua por el impacto por sismos de magnitud moderada y focos de baja profundidad.
El pacífico está patentado por la cadena de 25 volcanes que atraviesa esta zona del país. Algunos de estos volcanes siguen activos, y sus erupciones espectaculares asustan a la población de vez en
cuando. (Más información de referencia se encuentra en el enlace
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
21
1. 4 Los taludes
En la construcción de carreteras toma vital importancia el conocimiento de las propiedades mecánicas de las rocas para garantizar la estabilidad de los taludes. De una manera muy simple para evitar el deslizamiento y garantizar estabilidad de los mismos
Ángulo del talud < ángulo crítico del material
La resistencia de una roca o suelo está muy ligada a su historia geológica en general los factores podrán estar vinculados a su origen, pendiente, alteración (meteórica, hidrotermalismo), tectónica (factor activo), sismos, tormentas lluviosas (presencia o no de agua), taludes antrópicos (cambian las condiciones geológicas).
En ciertos casos, los taludes pueden ser temporalmente estables en condiciones secas y de poca fracturación, pero no ante temporales.
1.4.1 Actividad de autoaprendizaje 1
a) Has una lectura en la red acerca del ciclo del agua, estructura de la tierra así como la importancia de estos en nuestro vida. Toma notas y en tu cuaderno preséntalas en próxima sesión. Se hará una mesa redonda donde compartir tu experiencia de aprendizaje.
En tu cuaderno refleja el ciclo del agua y la estructura de la tierra a través de una imagen descargada de la red. Indica los comentarios correspondientes.
b) Prepara un mural virtual o físico acerca de la geomorfología, geología, y usos de materiales de tu departamento para próximo encuentro. Toma de referencia el atlas de Nicaragua dispuesto en nuestra biblioteca así como publicaciones en las páginas web de alcaldías e instituciones que caracterizan el aspecto indicado. Puedes traer materiales de la zona donde vives y explicar las características del mismo.
c) En tu cuaderno has un dibujo que refleje la cadena volcánica de nuestro país. Escribe una ficha técnica breve de cada uno de ellos.
d) Deberás de entregar un informe digital acerca de la investigación realizada para el mural. Esta deber de tener el siguiente contenido:
Presentación acorde a estructura UNI
Introducción (Objetivo, breve historia del departamento, población, clima y vegetación característica de la zona, actividad y potencial económico de la zona).
Índice de contenido
Antecedentes históricos (Origen, localización y ubicación, estudios realizados previamente de caracterización, usos de materiales, explotación de fuentes de materiales y otros)
Geomorfología (Historia y evolución del relieve, periodo de formación, formaciones de accidentes, tipos de suelos así como litoral y ríos).
Cartografía básica existente, riesgos, amenazas, vulnerabilidad
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
22
Debes de citar fuentes adecuadamente.
e) Investiga acerca de métodos de estabilización de taludes y del uso de geotextiles para problemas geológicos. En tu cuaderno genera un organizador gráfico que representa estas temáticas.
1.4.2 Actividad de autoaprendizaje 2
En grupos asignados por el mediador, indaga en la red acerca de las temáticas 1. Aplicaciones de la Ingeniería Geológica al estudio del Riesgo Sísmico 2. Fallas sísmicas concerniente con la magnitud de los terremotos 3. Periodo de recurrencia de eventos sísmicos.
4. Aplicaciones de geología a la mecánica de suelos y sismo resistencia. 5. Información necesitamos conocer para investigar un proceso geológico activo
6. Factores que limitan un programa de Prevención y Mitigación de Riesgos Geológicos 7. Fases, métodos, técnicas y clasificación de los deslizamientos según su actividad y edad
estimada
8. Tipos de mapas de peligrosidad, su contenido y metodología de desarrollo. 9. Métodos de datación de actividad tectónica
10. Procesos geológicos y meteorológicos pueden causar riesgos
En tu cuaderno escribe una síntesis de tu investigación. Cita adecuadamente la fuente de información utilizada. Se hará un seminario.
1.4.3 Actividad práctica
Organizados conforme las indicaciones del mediado elabora un ensayo de los aprendizajes adquiridos en cuanto a las características geológicas y geomorfológicas de cada departamento
1.4.4 Actividad de autoaprendizaje 3
I. Revisa la publicación del Dr. Tupak Obando dispuesta en
https://www.dropbox.com/s/brs9h8unff08u3a/Sistema%20alerta%20temprana%20deslizamientos%2 0dipilto.pdf
En pareja lea y Explique brevemente la situación geológica actual del deslizamiento Cerro El Perote en el Municipio de Dipilto Viejo (Nueva Segovia). Detallar aspectos relacionados con su origen, factores condicionantes y desencadenantes, forma de desarrollo, proceso evolutivo, y medidas de mitigación para evitar su impacto por reactivaciones futuras.
II. A lo largo del curso se dejaran actividades de autoaprendizaje, ejercicios y lecturas complementarias que apoyaran tu proceso de aprendizaje. Estas se disponen en:
https://www.dropbox.com/s/ufo2l65xxob5mq7/GALERIA%20ACTIVIDADES%20Y%20EJERCICIOS. doc
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
23
Desde un punto de vista ingenieríl, puede ser definido como un material duro, durable que no puede ser excavado si no con explosiones. La roca es considerada como material casi impermeable
El suelo tiene su origen en la roca a través de la meteorización y otros procesos geológicos que experimentan las rocas que se encuentran cerca de la superficie terrestre, es decir la desintegración de estas en pedazos cada vez más pequeños, que en contacto con el medio ambiente (agua y aire) se concentran formando el suelo. Las rocas tienen su origen a partir de varios procesos geológicos, los más importantes que dan origen a una variedad de rocas son: la cristalización de los minerales que la componen durante la solidificación del magma, la cementación de las partículas del suelo de un depósito y el metamorfismo. Las diversas variedades de roca que se encuentran en la corteza terrestre, están clasificadas en tres grandes categorías, que son: rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.
La meteorización generalmente es el resultado de procesos atmosféricos como: la lluvia y los cambios de temperatura, estos son responsables de la destrucción gradual de las masas de roca sólida durante largos periodos de tiempo, donde se altera la composición y estructura de las rocas por medios físicos y químicos. El producto del proceso de meteorización de las rocas y suelos corresponde a varios tamaños de partículas cada vez más pequeñas con una nueva composición y forma.
La meteorización física o mecánica, causa la desintegración de las rocas en partículas más pequeñas ya sea por: acción de la temperatura, por impacto de un agente externo o por la abrasión de las mismas partículas minerales acarreadas por el viento. Entre los principales procesos que ocasionan la meteorización mecánica se pueden mencionar la: descarga y carga mecánica, expansión y contracción térmica, acumulación de sales, desprendimiento coloidal, actividad orgánica y carga neumática.
Descarga mecánica.- Las rocas que se encuentran por debajo de la superficie terrestre están sometidas a una: presión vertical y de confinamiento (presión lateral). Cuando la presión vertical reduce por alguna causa externa como ser la erosión, la roca tiende a romperse o fisurarse. Se llama exfoliación al rompimiento o descascaramiento de las capas superficiales de la roca, este proceso generalmente ocurre durante la excavación de un túnel.
Carga mecánica.- Es ocasionada por el impacto de partículas que pueden ser arrastradas por el viento o agua sobre una roca, con el tiempo este proceso puede ocasionar su fisuramiento. El impacto de las gotas de lluvia durante las tormentas intensas sobre las rocas débiles, contribuyen a este proceso destructivo.
Expansión y contracción térmica.- Debido a: un golpe físico, acción de una planta o animal, al cambio brusco de la temperatura, puede ocasionar la fisuración la roca. Este hecho da lugar al ingreso de agua a su interior y esta al congelarse se expande ocasionando esfuerzos internos que quiebran más la roca. Los efectos de contracción debido al congelamiento del agua en las fisuras y la expansión térmica debido a la insolación, van debilitando a la roca hasta que ocasionan su rompimiento completo. Estos cambios frecuentes de temperatura son uno de los agentes principales en la meteorización física o mecánica en áreas desérticas.
Acumulación de sales.- Al saturarse de agua las rocas, las presiones de la cristalización de las sales ocasionan esfuerzos internos que contribuyen a una significativa desintegración de las rocas. Desprendimiento coloidal.- Las rocas en algún momento, pueden estar cubiertas de materia
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
24
esfuerzos de tensión en la superficie con la cual están en contacto, debilitando la superficie de la roca.
Actividad orgánica.- El crecimiento de las raíces de las plantas en las fisuras de la roca, es un proceso que ocasiona una desintegración importante en las rocas.
Carga neumática.- El aire atrapado en las fisuras expuestas de la roca, ejerce presión interna en la roca debido a oleaje de un lago o río, que debilita a la roca.
Meteorización química.
El agua por lo general ataca químicamente a los minerales que componen la roca, por lo que todo proceso de meteorización química depende de la presencia del agua. El agua que es adsorbida y la que se encuentra sobre la superficie de la roca causa algunos procesos químicos importantes. La meteorización química descompone los minerales de la roca por: oxidación, reducción, carbonización y otros procesos químicos. Generalmente la meteorización química, es mucho más importante que la física en la formación del suelo. Algunos procesos que a menudo ocurren en la meteorización química son:
Hidrólisis.- Es un proceso químico importante que consiste en la reacción del mineral el hidrógeno (H+) y el oxidrilo (OH-) del agua, donde el PH del agua juega un papel importante. El resultado de estos procesos son minerales arcillosos, donde los iones de hidrógeno del agua percolante reemplazan a los cationes, lo que no da lugar al proceso de oxido-reducción.
Carbonización.- El agua en combinación del dióxido de carbono de la atmósfera, forman sobre la superficie de la roca ácido carbónico (H2CO3), este reacciona con los minerales que contiene la roca ocasionando un proceso de disociación de minerales en iones, que aumenta considerablemente por la presencia de CO2. En consecuencia se forman minerales arcillosos, sales solubles y hasta ácidos orgánicos, ocasionando la descomposición de materia orgánica lo que causa la meteorización química.
Oxidación.- Es producida por el contacto del oxigeno del aire con ciertos componentes químicos-mineralógicos de las rocas particularmente favorables para combinarse con él (compuestos férricos, carbonatos, sulfuros, etc.). Durante este proceso, existe una transformación química de estos en óxidos ocasionando un cambio en la composición de la superficie externa de los afloramientos, haciendo variar su coloración a color rojizo u ocre oscuro, pero sin penetrar más allá de unos milímetros la superficie exterior de la roca.
Reducción.- Mediante reacciones químicas, se lleva a cabo un proceso complementario a la oxidación donde se libera el oxígeno de los minerales que pasa a formar parte del ambiente circuncidante, el oxígeno deja la estructura del mineral a medida que la oxidación disminuye el número de elementos reducidos.
Hidratación.- Se refiere a la absorción de moléculas de agua dentro de la estructura interna de un mineral. Este fenómeno provoca una expansión y acelera los procesos de la carbonización, oxidación, reducción e hidrólisis.
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
25
Cambio de cationes.- Es la absorción de cationes en solución cargados positivamente en un mineral arcilloso cargado negativamente, especialmente: Ca, H, K y Mg.
Transporte y deposición.
Los arroyos, corrientes oceánicas, olas, viento, aguas subterráneas, glaciales y la gravedad continuamente erosionan y transportan suelo, fragmentos de rocas y sedimento, a lugares de deposición donde se meteorizan. Generalmente, estos agentes transportadores ocasionan cambios físicos en las partículas que son transportadas. Erosión incluye todo proceso de desintegración, principalmente el desgaste de la superficie terrestre por acción mecánica. Cuando las partículas son levantadas o arrastradas por alguno de estos agentes estas se erosionan, sufren un decremento en su tamaño lo cual hace más fácil su transporte. Los diferentes tipos de depósitos de suelo, están clasificados según al modo de transportación de estos materiales.
Depósitos eolíticos: El viento a diferencia de otros solo puede mover sedimento compuesto de pequeñas partículas a diferentes lugares. El depósito ocurre cuando la velocidad del viento disminuye, consecuentemente las partículas se acumulan a lo largo del camino, el viento llega a clasificarla ya que deja las partículas más grandes y se lleva las partículas más pequeñas. El trabajo de denudación del viento, se puede observar en forma más destacada en las regiones que tienen un clima seco y caliente.
Depósitos glaciales: Un glaciar transporta rocas de todo tamaño y una variedad de sedimentos, los cuales caen sobre su superficie provenientes de las laderas de los valles circundantes, la confluencia de dos glaciales trae como consecuencia la formación de las morrenas. Las morrenas llegan a transportar material de todo tamaño. Los materiales de los depósitos glaciales varían mucho en sus propiedades físicas.
Depósitos aluviales: La acción mecánica de la caída de la lluvia en forma continua sobre la superficie terrestre, desprende partículas sueltas del suelo y polvo de las rocas. Los depósitos aluviales son el resultado de deposición pluvial (lluvia) y fluvial (ríos) de estas partículas. Estas partículas son transportadas por una corriente de agua, la deposición se realiza debido a una disminución en la pendiente de la corriente, ocasionando la pérdida de velocidad. En esta forma de transporte las partículas de todo tamaño están en contacto colisionando constantemente entre si, por lo que generalmente estas tienen los bordes redondeados.
Depósitos lacustres: La deposición lacustre o la de lagos tanto en agua dulce como salada, consiste de la deposición de sedimento generalmente de material diminuto en el fondo del lago. En el caso de agua salada la floculación de las partículas de tamaño coloidal es acelerada, lo que ocasiona una rápida precipitación al fondo.
Depósitos marinos: Las olas del mar continuamente rompen en una costa, erosionando la margen terrestre por la fuerza del impacto y en especial durante las tormentas. Los fragmentos de roca disgregados, llegan a redondearse reduciéndose de tamaño por el golpeo que reciben de las olas, y en conjunto forman los depósitos que se encuentran en la playa. Existen tres variedades importantes de depósitos marinos:
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
26
Biógenos.- Están constituidos de los restos de organismos marinos.
Hidrógenos.- Proveniente de las precipitaciones y los afluentes que desembocan en el océano.
Suelos residuales: Se llama residual, al suelo formado producto de la meteorización que se mantiene en el mismo lugar de origen. A diferencia de los suelos producto del transporte y deposición, estos están relacionados con los materiales del lugar, clima y topografía. Se caracterizan por tener un orden en el tamaño de las partículas que lo constituyen, aumentado su tamaño con la profundidad. Por lo general los suelos residuales están compuestos de materiales altamente compresibles, su estudio entre en otra categoría de la mecánica de suelos.
El efecto de la material orgánica ( MO) sobre la estructura del suelo y las propiedades asociadas a la porosidad relaciones hídricas del suelo, principalmente) depende de varios factores, entre éstos la textura del suelo y el contenido o estado de la MO, son de sobresaliente importancia. (UNA, 2014)
Como indica el manual de suelo y fertilidad, CATIE, dispuesto en
http://www.adapcc.org/download/manejo-del-suelo.pdf las rocas afectan los suelos tal y como se muestra en la siguiente imagen:
2.1 Propiedades de las rocas
1. Estructura: Forma en que se disponen los distintos agregados minerales que componen cada una de las rocas existentes.
Tipos de estructura
-Granitoídea: minerales de tamaños parecidos simplemente adheridos
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
27
-Estratificada: alojamiento de minerales en bandas
-Esquistosa: alojamiento de minerales en banda de pequeño espesor -Clástica: cementación de minerales o rocas sueltas
-Laminar: roca fácilmente exfoliable
-Sacaroídea: estructura de laminillas brillantes entrelazadas en todos los sentidos (azúcar) -Fibrosa: fibras paralelas o radiales
-Granuda: compuesta por granos -Compacta: estructura homogénea -Porosa: estructura heterogénea -Cristalina: componentes cristalizados -Vítreas: constituidas por elementos amorfos
2. Fractura: Aspecto que presentan las caras cuando se rompe una roca, está ligada a la estructura. Estas podrán ser: - Plana, escalonada, ondulada, Hojosa, Astillosa, Terrosa y Concoidea.
3. Dureza: Resistencia de las rocas a dejarse penetrar o rayar por otro cuerpo.Depende de los minerales que la componen y cohesión de la misma. Pueder de dureza alta, baja y media (blandas). Escala de Mohs de dureza, ordenado de menor a mayor dureza se indica a continuación:
1.Talco, 2.Yeso, 3.Calcita, 4.Fluorita, 5.Apatito, 6.Feldespato, 7.Cuarzo, 8.Topacio, 9.Corindón y 10.Diamante
4. Cohesión: Fuerza de unión íntima entre los componentes de la roca -Coherentes: requiere gran trabajo su trituración -Friables: se desmenuzan fácilmente -Sueltas: constituidas por granos sueltos 5. Homogeneidad: Llámase a la propiedad de las rocas de no presentar defectos puntuales o lineales que aminoren su resistencia.
6. Heterogeneidades
-Grietas o pelos: Fisuras rellenas de materiales más blandos.
-Coqueras o cavidades: huecos producidos normal/ por destrucción de restos orgánicos
-Nódulos (rocas sedimentarias): bolas de mayor dureza (dificultan trabajo). Incrustaciones más duras que la roca en la que están incrustadas.
7. Densidad: es la relación entre el peso y el volumen de una roca. D=P/V
Debemos diferenciar aquí el concepto de densidad de los establecidos en la física con relación a la densidad y el peso específico. Cuando estudiamos materiales de construcción y atendemos a las propiedades físicas de los mismos, los conceptos densidad o peso específico se refieren al mismoconcepto, con independencia de lo que la física explica al respecto. Por definición la densidad será la relación existente entre el peso –consideraremos un peso constante, desecado y pesado al aire, en condiciones de reproducibilidad, en el Laboratorio- que llamaremos peso seco Ps y el volumen del cuerpo, eligiendo el que se corresponda en cada caso:
-Densidad real (Dr).Dr=P/Vr .Relación entre peso y volumen descontando poros -Densidad relativa (Dre).Dre=P/Vre
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
28
Las rocas tienen, en general, una Da alrededor de 2700 Kg/m. En general algunos valores sugeridos se muestran en la tabla siguiente:
Tomada de http://www.udc.es/dep/dtcon/estructuras/ETSAC/Profesores/valcarcel/MaterMRHE-0809/1a-Mecanica%20Suelo.pdf
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
29
Tomado de http://departamentos.etsa.udc.es/webdtcon//wp-content/uploads/2000/02/suelos.pdf Anegado refiere a sobrehumedecido
8. Compacidad: Relación entre la densidad aparente y la real C = Da / Dr
9. Porosidad: La porosidad de un material es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee el mismo y está definida como la relación entre el volumen total ocupado por los poros y el volumen total del sólido, lo que se ilustra por medio de la relación
La porosidad es la relación entre el volumen de huecos y el volumen aparente de la muestra. Pa = h / V = 1 – C. Se suele expresar en %.
Es importante destacar que para rocas ígneas. Debido a su enfriamiento lento, su porosidad es reducida. Las rocas volcánicas al tener un enfriamiento rápido su porosidad es elevada.
Una Medición experimental de la porosidad con el método de embebido: es el método más sencillo de determinación de la porosidad y consiste en saturar el medio, cuyo volumen es conocido, con un Fluido de densidad también conocida, y medir, tanto el volumen ocupado por el líquido, como el volumen final obtenido al saturar la muestra con el fluido. De esta forma, la diferencia del volumen de la muestra más el volumen de agua con respecto al volumen total permite determinar el volumen
de poros. Se sugiere ampliar lecturas en enlace dispuesto en
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
30
Tomada de http://departamentos.etsa.udc.es/webdtcon//wp-content/uploads/2000/02/suelos.pdf
10. Permeabilidad: Facilidad que presenta un medio para ser atravesado por el agua ante una diferencia de presión. La permeabilidad puede aumentar o disminuir con el tiempo si el agua agranda o colmata los poros. La permeabilidad puede variar al aumentar la diferencia de presión, así como con el aumento de temperatura.Las rocas en presencia de agua se comportan de manera diferente.
-Las calizas (roca impermeable) con grietas se disuelven y se agrandas sus grietas.Las arcillas se impermeabilizan
Facilitador:
Máster Sergio J. Navarro Hudiel
Página
|
31
La bibliografía indica que 1 darcy 9. 86 X 10-9 S2
Las rocas poco permeables y que impiden el paso del agua a través de ellas constituyen Acuíferos artesianos.
11. Capilaridad: Facilidad que presenta una roca para que un fluido ascienda a través de los poros de dicha roca.
12. Flexibilidad: Propiedad de los materiales por la que pueden deformarse por la acción de una fuerza hasta una determinada tensión, volviendo a recuperar su estado inicial al cesar la fuerza. Las rocas tienen una flexibilidad muy pequeña.
13. Resistencia Mecánica: Es una de las principales características de las rocas. En presencia de agua resisten menos. Normalmente no se suelen disponer de forma que tengan que soportar esfuerzos de tracción
Resistencia a compresión. Relación entre la carga de rotura y la sección sobre la que actúa esta. En las rocas calizas, la resistencia a compresión depende del proceso de formación; en los mármoles influye la total o parcial cristalización; en las areniscas del cemento que las aglomera; en las metamórficas del tipo y grado del metamorfismo. En general, la resistencia a compresión es directamente proporcional a la uniformidad de su estructura física e inversamente proporcional al tamaño de sus granos. Las rocas estratificadas son más resistentes cuando se ejerce el esfuerzo perpendicular al plano de la estratificación que cuando es paralelo.
Resistencia a tracción: En las rocas, la resistencia a tracción es pequeña, pues depende de la cohesión y esta es muy débil. Por norma general, la resistencia a tracción es 1/30 de la resistencia a compresión.
14. Tenacidad: Resistencia de las rocas a la rotura por choque
15. Resistencia a la abrasión: Es la resistencia al desgaste producido por frotamiento de un material extraño. Importante para Pavimentos.
