GEOLOGIA APLICADA - SUELOS

ING. WILLIAM LOPEZ

GEOLOGIA APLICADA

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GEOLOGIA APLICADASUELOS - ORIGEN

En la Ingeniería Civil se debe conocer el contexto

geológico del suelo, e incluso el climatológico y

agrologico. Sin ese conocimiento, se producirán

incógnitas que pueden traducirse en pérdidas de

oportunidades y fallas para el Diseño de un proyecto

durante sus fases de inicio y desarrollo, al desconocer

propiedades inherentes y sobretodo, que pudiesen

incorporar elementos de riesgo para el mismo, por

omitir estas circunstancias fundamentales intrínsecas y

ambientales.

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GEOLOGIA APLICADASUELOS -ORIGEN

GENERALIDADES:

Suelo, en Ingeniería Civil, son los sedimentos no consolidados de

partículas sólidas, fruto de la alteración de las rocas, o suelos

transportados por agentes como el agua, hielo o viento con

contribución de la gravedad como fuerza direccional selectiva, y que

pueden tener materia orgánica. El suelo es un cuerpo natural

heterogéneo.

La mecánica de suelos es la aplicación de la “mecánica” a los

problemas geotécnicos, y estudia las propiedades, comportamiento y

utilización del suelo como material estructural, de tal modo que las

deformaciones y resistencia del suelo ofrezcan seguridad, durabilidad

y estabilidad de las estructuras

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¿QUÉ ES EL SUELO?

El suelo es una mezcla de minerales, materia orgánica, bacterias, agua y aire.Se forma por la acción de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partículas muy finas y así forman el suelo

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GEOLOGIA APLICADASUELOS - ORIGEN

La estructura del suelo puede ser natural (la del suelo “in situ”),

como un talud, canal en tierra o artificial (suelo como material de

construcción), como un terraplén o un relleno.

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CONCEPTOS Y/O DEFINICIONES MANEJADOS EN SUELOS

Saprolito: Suelo que mantiene la estructura de la roca madre.

Regolito: Material suelto constituido por partículas de roca.

Suelo residual: El que se forma sobre la roca madre (autóctono).

Suelo transportado: El que se forma lejos de la roca madre (alóctono).

Lixiviación: Remoción de material soluble del suelo por agua infiltrada.

Humus: Residuo de la descomposición de tejidos orgánicos, que da el

color al suelo.

Relictos: Estructuras heredadas por el suelo, de la roca madre

(diaclasas, etc.).

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CONCEPTOS Y/O DEFINICIONES MANEJADOS EN SUELOS

Eluvión: Depósito in situ (autóctono). Origina talus y coluviones.

Coluvión: Depósito de ladera; proviene de los movimientos

masales (del talus).

Aluvión: Depósito de corriente (alóctono).

Subsidencia: Hundimiento por presencia de cavernas kársticas o

fallas activas.

Fixible: Que se exfolia, es decir, se separa en láminas delgadas.

Abrasión: Efecto de lija sobre las rocas, producido por viento,

olas, glaciares, ríos.

Gelivación: Agrietamiento del suelo por acción del hielo.

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GEOLOGIA APLICADASUELOS – ETAPAS EN LA FORMACIÓN

8Etapas y Procesos en la Formación del Suelo

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LOS FACTORES DE FORMACION Y EVOLUCION DEL SUELO SON:

Material Parental: Permeabilidad y constituyentes minerales de la

roca madre.

Tiempo: El clímax puede ser de decenas a miles de años. Por

ejemplo siglos.

Topografía: Pendientes, drenaje; orientación de la ladera y

barreras topográficas.

Formadores biológicos: Micro y macro fauna como fuente de

humus.

Clima: Temperatura, balance hídrico, intensidad de acción y

velocidad de procesos.

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10Etapas y Procesos en la Formación de las Arcillas

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LOS FACTORES DE FORMACION Y EVOLUCION DE LAS ARCILLAS:

Dependiendo de los Factores de Formación y Evolución del Suelo- FFES-,

estos son los tres grupos de arcillas y otros materiales térreos, derivados

de la alteración de los Silicatos.

Caolinita: Es estable y se da en clima tropicales drenados. Estas arcillas

son moderadamente plásticas, de mayor permeabilidad y mayor fricción

interna.

Illita: Se da en clima Seco y frio y esta entre poco y medianamente

estable. El coeficiente de fricción interno y la permeabilidad son menores

que en la caolinita y mayores que en la montmorillonita.

Montmorillonita: Muy inestable y se da en climas secos o húmedos mal

drenados. Además de ser expansiva, la montmorillonita es muy plástica y

se contrae al secarse, mejorando su resistencia y haciéndose impermeable.

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GEOLOGIA APLICADASUELOS Depósitos:Depósitos: El nombre de los depósitos depende del agente, el

lugar y su estructura. El geólogo debe reconocer y advertir las

propiedades ingenieriles de un depósito, como su densidad,

resistencia, permeabilidad, naturaleza, etc., recurriendo al

análisis de su génesis y a los materiales y procesos que lo

explican:

Por el agente: Coluvial (gravedad), eólico (viento), aluvial

(agua), glaciar (hielo).

Por el lugar: Palustre (pantanos), marino (mar), lacustre (lagos),

terrígenos (continentes).

Por la estructura: clástico (fragmentos), no clástico (masivo)..

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GEOLOGIA APLICADASUELOS – CONOS ALUVIALES

Un abanico aluvial o cono de deyección, es en geología una forma del

terreno o accidente geográfico formado cuando una corriente de agua

que fluye rápidamente entra en una zona más tendida y su velocidad

disminuye, extendiéndose su cauce en abanico, en general a la salida

de un cañón en una llanura plana. Su vista en planta presenta el

aspecto de un abanico y se origina a partir de la sedimentación de la

carga sólida transportada por una corriente fluvial, allí donde ésta

pierde súbitamente fuerza debido a la brusca disminución de la

gradiente topográfica que se produce cuando un río que corre por entre

las montañas alcanza la llanura del pie de monte o por otra causa

parecida desde el punto de vista hidrodinámico, como cuando una

corriente tributaria alcanza un valle de menor gradiente.

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En un abanico aluvial o cono de deyección, su perfil radial es cóncavo,

mientras que su perfil transversal es marcadamente convexo. En la

descripción de abanicos aluviales se utiliza la siguiente subdivisión: zona

de cabecera, correspondiente a la parte más cercana al ápice asociada

normalmente a conglomerados y clasto de tamaño, zona de cuerpo,

presentando normalmente alternancia de conglomerados con areniscas y

la zona de pie del abanico correspondiente a zonas distales que puede

interdigitarse con otros ambientes sedimentarios, que puede ser

caracterizada a la alternancia de areniscas con estratificación cruzada. La

pendiente general varia entre 5° y 10° en la zona de la cabecera y de 1°

a 2° en el pie, existiendo una correlación positiva entre pendiente del

abanico y calibre del sedimento; y se diferencia con la de un rio porque

esta es siempre mayor.

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La siguiente es la clasificación comúnmente más utilizada para describir abanicos aluviales:

Abanicos húmedos. Con corrientes (semi) perenne pueden cubrir miles de kilómetros cuadrados y cuentan también con gradientes más bajos, normalmente menores a 1º. En estos existe un predominio de flujos fluidos.

Abanicos secos o áridos. Con escurrimiento esporádico, está dominado por flujo de detritos. Normalmente se desarrollan a lo largo de los escarpes de falla y en grabens, donde el tectonismo renovado, lleva a repetirse la sedimentación. Pueden cubrir unas pocas decenas de kilómetros cuadrados y puede mostrar gradientes globales de más de 3º.

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GEOLOGIA APLICADASUELOS – COLUVIALES

Un coluvión es un aluvión constituido por los granos más finos del limo y de la arena, transportados a corta distancia, arrastrados por una arroyada (escorrentía) difusa. La formación de coluviones (o coluvionamiento) es característica de los terrenos llanos de vegetación abierta, como las sabanas y los campos de cultivo. Los coluviones van llenando progresivamente las cavidades, allanando esos terrenos. Por el contrario, la arroyada que baja de las vertientes excava al pie de éstas una depresión característica, al arrastrar las partículas finas del suelo para abandonarlas en otra parte. El coluvionamiento antrópico (es decir, provocado por el hombre) se debe sobre todo a las labores agrícolas. En particular, tiende a nivelar los campos que forman pendiente, ya que el agua, que discurre por gravedad, se carga de las partículas en la zona superior y las abandona en la inferior.

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GEOLOGIA APLICADASUELOS

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La Estructura del Suelo

Se refiere a la manera en que las partículas del suelo se agrupan en fragmentos mayores y la estructura influye en la proporción de agua que es absorbida por el suelo, en la susceptibilidad del suelo a la erosión y en la facilidad de cultivo. Las partículas irregulares de aristas y vértices agudos

dan lugar a una estructura en bloques con forma de nuez.

Si las partículas son más o menos esféricas, la estructura es granular.

Algunos suelos tienen estructura prismática o en columnas, formada por prismas o columnas verticales de tamaño comprendido entre 0,5 y 10 centímetros.

La estructura laminar consiste en trozos planos en posición horizontal.

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Textura Arenoso FrancoFranco limoso

Arcilloso Agente de agregación

Tacto Áspero Áspero SuaveTerronoso o

plástico Tensión superficial

Drenaje interno Excesivo Bueno Suave Suave o pobre Materia orgánica

Agua disponible para las plantas

Baja Media Alta Alta Alta concentración de electrolitos

Agua transportable Baja Media Alta Alta Bajo potencial electro cinético

Labranza Fácil Fácil Media Difícil Bajo potencial electro cinético

Erosión eólica Alta Media Baja Baja Bajo potencial electro cinético

Esquema de Clasificación de Textura de los Suelos

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GEOLOGIA APLICADASUELOS - PROPIEDADES

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Entre las propiedades de los suelos se encuentran: el color, distribución del tamaño de las partículas, consistencia, textura, estructura, porosidad, atmósfera, humedad, densidad, pH, materia orgánica, capacidad de intercambio iónico, sales solubles y óxidos amorfos-sílice alúmina y óxidos de fierro libres.

Las propiedades físicas permiten conocer mejor las actividades agrícolas fundamentales como el laboreo, la fertilización, el drenaje, la irrigación, la conservación de suelos y agua, así como, el manejo adecuado de los residuos cosechas. Tanto las propiedades físicas como las químicas, biológicas y mineralógicas determinan, entre otras, a la productividad de los suelos.

Hay una relación entre el tamaño de las partículas y su superficie específica (área de las partículas por unidad de masa de material).

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El tamaño del área superficial de un material puede influir en las propiedades físicas y químicas. Los suelos difieren en el área superficial como resultado de las diferencias de textura, tipos de minerales arcillosos y materia orgánica. Propiedades tan importantes como la retención del agua y la capacidad de intercambio iónico dependen de la superficie específica de los suelos.

La densidad aparente varía de acuerdo al estado de agregación del suelo, al contenido de agua y la proporción del volumen ocupado por los espacios intersticiales, que existen incluso en suelos compactos. La densidad aparente es afectada por la porosidad e influye en la elasticidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, en la capacidad calorífica a volumen constante y en la dureza.

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La textura de un suelo es la proporción de los tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios grupos de partículas de un suelo.

Para el estudio de la textura del suelo, éste se considera formado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50 % del volumen de la mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partículas inorgánicas y orgánicas cuyo tamaño y forma varían considerablemente.

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La distribución proporcional de los diferentes tamaños de partículas minerales determina la textura de un determinado suelo. La textura del suelo se considera una propiedad básica porque los tamaños de las partículas minerales y la proporción relativa de los grupos por tamaños varían considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fácilmente en un determinado suelo.

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El procedimiento analítico mediante el que se separan las partículas de una muestra de suelo se le llama análisis mecánico o granulométrico y consiste en determinar la distribución de los tamaños de las partículas. Este análisis proporciona datos de la clasificación, morfología del suelo, así como, de las propiedades físicas del suelo como la permeabilidad, retención del agua, plasticidad, cantidad de aire, capacidad de cambio de bases, etc. Todos los suelos constan de una mezcla de partículas o agrupaciones de partículas de tamaños similares por lo que se usa su clasificación con base en los límites de diámetro en milímetros.

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Clasificación de las partículas del suelo según el United States Departament of

Agriculture. Nombre de la partícula límites del diámetro en milímetros

TAMAÑO Arena 0.05 a 2.0 Muy

gruesa 1.0 a 2.0

Gruesa 0.5 a 1.0

Mediana 0.25 a 0.5

Fina 0.10 a 0.25 Muy

fina 0.05 a 0.10

Limo 0.002 a 0.05 Arcilla menor de 0.002

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Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales pueden agruparse de manera general en tres clases texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados intermedios. Por ejemplo, los suelos arenosos contienen un 70 % o más de partículas de arena, los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla. Los suelos arcillosos contienen más del 40 % de partículas de arcilla y pueden contener hasta 45 % de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limosos.

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Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos, son por lo general compactos cuando están secos y pegajosos y plásticos cuando están húmedos. Las texturas margas constan de diversos grupos de partículas de arena, limo y arcilla y varían desde margo-arenoso hasta los margo-arcillosos. Sin embargo, aparentan tener proporciones aproximadamente iguales de cada fracción.

Para determinar el tipo de suelo de acuerdo al porcentaje de sus componentes minerales, es decir, para hacer la clasificación de las texturas se utiliza el denominado Triángulo de textura de suelos, una vez que se ha determinado experimentalmente la proporción de las partículas constitutivas de un suelo.

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GEOLOGIA APLICADABIBLIOGRAFÍA

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Geociencias, UNAM http://es.wikipedia.org/wiki www.geovirtual.cl/Geoestructural http://edafologia.fcien.edu.uy/archivos/EROSION.pdf http://www.aplicaciones.info/naturales/natura05.htm www.geoficica.cl/Introduccion a la Prospección Geofísica. Registro

Intelectual Nº 148.917 http://ingenieria-civil2009.blogspot.com/2009/05/mecanica-de-

suelos.html

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Education

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