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PRIMERA UNIDAD: GEOLOGÍA EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN
1.1.- GEOLOGÍA EN LA INGENIERÍA CIVIL
Esta ciencia es importante en la Ingeniería Civil puesto que se encarga del estudio de las rocas y demás materiales de la naturaleza, que interactúan con la construcción en gran variedad de magnitudes. Los ingenieros geólogos aplican los principios geológicos a la investigación de los materiales naturales como la tierra, la roca, el agua superficial y subterránea implicados en el diseño, la construcción y la explotación de proyectos de ingeniería civil. La geología aplicada a la ing. Civil es denominada “Geotecnia” , ciencia que se dedica a la investigación, estudio y solución de problemas relacionados con las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles que surgen como resultado de la interacción entre geología, las obras y actividades del hombre, así como a la predicción y desarrollo de medidas para la prevención o remediación de peligros geológicos.
1.2.- DATOS GEOLÓGICOS QUE INFLUYEN EN LAS OBRAS CIVILES
Existen 3 factores geológicos fundamentales que influyen en las obras civiles:
A.-Litología: Ciencia que estudia el origen, evolución y clasificación de las rocas. Tabla 1: Litología y problemas geotécnicos
LITOLOGÍA
FACTORES
CARACTERÍSTICOS EJEMPLOS
PROBLEMAS
GEOTÉCNICOS
Rocas duras Minerales duros y abrasivos.
Granito, diorita, gneis,etc.
Abrasividad y dificultad de arranque.
Rocas blandas Resistencia baja.^ media^ a Minerales alterables.
Lutita, marga, limolita, argilita, lodolitas.
Rotura en taludes, deformabilidad en túneles y cambio de propiedades con el tiempo. Suelos duros Resistencia media a alta.
Grava arenosa densa, roca sana o parcialmente alterada. Arena muy densa.
Problemas en cimentaciones con arcillas expansivas y estructuras colapsables. Suelos blandos Resistencia baja a muy baja.
Suelos limosos. Suelos arcillosos.
Asientos en cimentaciones y rotura de taludes. Suelos orgánicos y biogénicos
Muy baja resistencia. Alta compresibilidad
Suelos con materia orgánica.
Subsidencia y colapso.
ACTIVIDAD 1:
¿Cómo podrían realizar cimentaciones en suelos orgánicos?
Figura 1.1: Asentamiento en la Torre Pisa, torre fue cimentada sobre una capa de arena, la cual descansa sobre una capa de arcilla, que se ha ido consolidando gradualmente debido a las presiones trasmitidas por la estructura.
Figura 1.2: Construcción sobre arcillas expansivas (España).
Figura 1.3: Roturas en taludes mineros (Peñarroya,Córdoba)
Figura 1.5 1.6: Falla normal (izquierda) y Falla de rumbo (derecha) Desde el punto de vista de la ing. Civil, las fallas son las estructuras geológicas más desfavorables e indeseables en un lugar para cualquier propósito de construcción, como por ejemplo en la localización de reservorios, sitios de fundación para construcción de presas, puentes importantes, grandes edificios, etc. Las fallas debilitan las rocas y convierten los lugares donde se presentan en desfavorables. Además, siempre y cuando las fallas estén activas, el sitio es inestable y susceptible a movimientos ascendentes, descendentes o laterales, a lo largo del plano de falla. Así, en virtud del daño que pueden causar, las fallas son necesariamente investigadas con especial cuidado y detalle en cualquier construcción importante.
Fracturas
Las fracturas son el tipo más común de estructura geológica, y pueden ser vistos en cualquier roca expuesta. Las fracturas son grietas (o rajaduras) a lo largo de las cuales el material ha perdido su cohesión y pueden ser considerados como planos o superficies de discontinuidad.
Desde el punto de vista de la ing. Civil, las fracturas son importantes debido a que dividen las rocas en un número de pedazos lo que a su vez, reduce la competencia del macizo rocoso, incrementa la porosidad y permeabilidad y las hace susceptible a la meteorización. Las fracturas presentan algunas ventajas; su ocurrencia incrementa el potencial de agua subterránea en cualquier lugar. Aunque las fracturas se asemejan a las fallas porque aparecen como grietas en las rocas, no son tan peligrosas como las fallas. esto es principalmente debido a que
la región afectada por fracturas no son responsables de la recurrencia de las fracturas en el futuro así como sucede en el caso de las fallas. Así los lugares donde ocurren no son muy inestables para propósitos de fundación. También el área afectada por fracturas pueden ser fácilmente mejoradas por métodos como lechada de cemento adecuado o relleno.
Figura 1.7 : Fracturas en roca ígnea, Ilo-Moquegua.
Discordancias Una discordancia es una relación geométrica entre capas de sedimentos que representa un cambio en las condiciones en que se produjo su proceso de deposición.. Una discordancia es una discontinuidad estratigráfica en la que no hay paralelismo entre los materiales infra y suprayacentes.
Figura 1.8: Discordancia angular
Tabla 1.2: Estructuras geológicas y problemas geotécnicos ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS FACTORES CARACTERÍSTICOS PROBLEMAS GEOTÉCNICOS Fallas y fracturas Superficies muy continuas. Espesor variable.
Roturas, inestabilidad, acumulación de tensiones, filtraciones y alteraciones. Planos de estratificación Superficies continuas. Poca separación
Roturas inestables y filtraciones. Discontinuidades Superficies poco continuas. Cerradas o poco separadas.
Roturas inestables, filtraciones y alteraciones. Pliegues Superficies de gran continuidad. Inestabilidad, filtraciones y tensiones condicionadas a la orientación. Foliación- esquistosidad Superficies de poca continuidad. Cerradas
Anisotropía en función de la orientación.
Figura 1.11: Terreno afectado por falla geológica
Figura 1.12: Estratos y diaclasas
C.- Procesos geológicos Los procesos geológicos pueden modificar el comportamiento de los materiales, incidiendo sobre el medio físico, y ocasionar problemas geotécnicos. Tabla 1.3: Efectos de los procesos geológicos relacionados con el agua y su incidencia geotécnica.
PROCESOS GEOLÓGICOS EN RELACIÓN AL AGUA EFECTOS SOBRE MATERIALES^ PROBLEMAS GEOTÉCNICOS
Disolución
Pérdida de materiales en rocas y suelos solubles. Karstificación.
Cavidades, hundimientos y colapsos.
Erosión
Pérdidas de material y lavado. Erosión interna. Acarcavamentos.
Hundimientos y colapsos, asientos, sifonamientos y socavaciones, aterramientos. Reacciones químicas Cambio en la composición química.
Ataque a cementos áridos, metales y rocas.
Alteraciones
Cambios de propiedades físicas y químicas.
Pérdidas de resistencia y aumento de la deformabilidad y permeabilidad.
ACTIVIDAD 2:
¿Qué rocas son más susceptibles a sufrir disolución?
Figura 1.13: Cárcavas producto de la erosión pluvial (Borogueña-Tacna).
Tabla 1.4: Influencia de los procesos geológicos en la Ingeniería y en el medio ambiente
PROCESOS GEOLÓGICOS EFECTOS SOBRE EL MEDIO FÍSICO
PROBLEMAS
GEOAMBIENTALES Y
ACTUACIONES
Sismicidad
Terremotos, tsunamis Movimientos del suelo, roturas, deslizamientos, licuefacción.
Daños a la población e infraestructuras, diseño antisísmico, medidas de prevención y planes de emergencia.
Vulcanismo
Erupciones volcánicas. Cambios en el relieve. Tsunamis y terremotos. Colapsos y grandes movimientos en laderas.
Daños a la población e infraestructura, sistemas de vigilancia, medidas de prevención y planes de evacuación.
Levantamientos -subsidencias
Cambios morfológicos a largo plazo. Alteraciones en la dinámica litoral y en el nivel del mar a largo plazo.
Medidas de control y vigilancia.
Erosión- sedimentación
Cambios geomorfológicos a mediano plazo. Arrastre y aumento de la escorrentía. Colmatación.
Aumento del riesgo de inundaciones y deslizamientos. Medidas de protección en cauces y costas.
Figura 1.18: Casas destruidas por el terremoto de Pisco en el año 2007.
Figura 1.19: Volcán Sabancaya en Arequipa.
Figura 1.20: Vista del cauce colmatado del río Candarave.
Figura 1.22: Derrumbes en la carretera Ticapampa-Curibaya
Figura 1.23: Los efectos de la subsidencia del terreno, que van desde el agrietamiento de casas, hundimiento y abultamiento de calles, hasta el colapso de la construcción. (México)
Figura 1.24: Vista panorámica de la erosión fluvial en el margen izquierdo del río Callazas
Figura 1.25: Erosión fluvial en el margen izquierdo del río Callazas en el sector Inchupalla.
