GEOLOGÍA
APLICADA A LA INGENIERÍA CIVIL
GEOTECNIA:
es una disciplina tecno científica que agrupa a la Geología, mecánica de
suelos, mecánica de rocas, con las obras civiles.
·
GEOLOGÍA: es aquella parte de la geotecnia
que utiliza los conocimientos geológicos en la resolución de los problemas prácticos
de ingeniería.
1.
ETAPAS
DE ESTUDIO
Son las investigaciones q se realizan en un sito para
determinar las condiciones geotecnias del terreno q intervengan en el proyecto,
diseño, costo, vida útil del programa
Una información insuficiente de las características del
terreno puede traer como consecuencia un diseño inadecuado, en donde puede
resultar un serio peligro o alguna falla para la obra.
ETAPAS DE INVESTIGACIÓN:
·
Estudios Preliminares: análisis bibliográfica
cartográfico q halla sobre el área de proyecto permite definir los lugares más
adecuados para la construcción.
·
Actividades: Recopilación
de información, Inspección de las fotografías aéreas imágenes del satélite,
evaluar la información recopilada y observaciones de campo.
·
Estudios de Detalles: a exploración e
investigación detallada con la finalidad de lograr una comprensión a fondo de
la geología de sus alrededores.
·
Actividades: Elaboración
de un mapa geológico, mapeo geotécnico del subsuelo, obtención de muestras del
subsuelo para estudios del laboratorio.
ESTUDIOS DURANTE Y DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN
En esta etapa se
lleva acabo levantamientos geológicos adicionales, estudios de mecánica de suelos y de rocas solamente si son necesarios.
·
Actividades:
Levantamientos geológicos y geotécnicos de la obra durante
la excavación de túneles, mapeo geotécnico superficial y del suelo (elaboración
de planos), muestreo de pruebas del laboratorio, instrumentación directa.
Planeación: Dichas etapas
deben desarrollarse paso a paso realizando las técnicas adecuadas para un eficiente trabajo y a un bajo costo.
2.
DATOS
GEOLÓGICOS DE INTERÉS PARA LA INGENIERÍA CIVIL
Los
datos geológicos se obtienen de levantamientos, perforaciones, pozos a cielo
abierto, socavones y método geofísico.
LITOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA
Es
el estudio de suelos como de rocas. En el caso de rocas hay que indicar su mineralogía,
características texturales, estructuras, clasificación, grado de sanidad,
espesor, propiedades ingenieriles y distribución.
·
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Y DISCONTINUIDADES
Son
pliegues, fallas, juntas, fracturas, foliación, estratificación, discordancias
·
HIDROGEOLOGÍA
Determina
la presencia e información del agua en las obras civiles más importantes como:
puentes, vías terrestres, presas debido a los problemas destructivos que puede
ocasionar.
·
GEOMORFOLOGÍA
Estudia
el relieve terrestre considerando su génesis, morfología, edad y procesos
actuales.
·
GEODINAMICA EXTERNA
Estudia
los agentes modificadores del relieve que se desarrollan externamente en la
corteza terrestre como por ejemplo: agua, viento, nieve, lluvia, acción de la
gravedad, temperatura, etc.
3. DESCRIPCIÓN
INGENIERIL Y CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE SUELOS Y ROCAS
Se
debe tener en cuenta su mineralogía y textura, propiedades mecánicas y la
clasificación que se obtenga. En los suelos se toma en cuenta el criterio
granulométrico, los limites de atteberg y la SUCS ( sistema unificado de
clasificación de suelos) y de las rocas, la descripción del material rocoso,
del macizo rocoso y núcleos de roca.
·
DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL ROCOSO
Tipo de roca: se
indica la clasificación geológica de la roca, en función de su origen.
Color: la
matriz, tono y valor
Estructura: características
a gran Escala, ejemplo: volcánicas, intrusivas y sedimentarias.
Textura: granos
o minerales individuales con respecto a su color, forma y grado de
cristalización.
4. MÉTODOS
DE EXPLORACIÓN GEOLÓGICA
·
MÉTODOS INDIRECTOS
Fotogeología:
Método indirecto para hacer geología en la superficie del terreno con la
interpretación de fotografías aéreas.
Método
Geofísicos: Proporcionan información de la litología y estructuras geológicas
del subsuelo, como también la profundidad en la que se encuentra la roca. Entre
los métodos más comunes se encuentran:
Sísmico,
Eléctrico, magneto métrico, gravimétrico y radiométrico.
Métodos
Eléctricos: Con el auxilio de la fuente de poder, se aplica una corriente
eléctrica al suelo por medio de electrodos para variaciones de la conductividad
del subsuelo y altera el flujo de corriente en el interior de la tierra.
Geosísmica:
Método sísmico que provocan perturbaciones dinámicas. Estas perturbaciones
originan ondas elásticas y longitudinales.
·
METODOS DIRECTOS
Permiten
conocer las condiciones geológicas y geotécnicas del sitio de estudio; que
incluyen levantamientos, perforaciones, pozos, trincheras, socavones, etc.
5.
PRESENTACIÓN DE DATOS GEOLÓGICOS
INFORMES
TÉCNICOS: Son todos los datos obtenidos durante la exploración de un sitio,
tanto la etapa preliminar como en la construcción.
MAPAS
GEOLÓGICOS: Se realizan con propósitos generales y carecen de cierta
información tales como propiedades mecánicas
de suelos y rocas, discontinuidades, extensión de intemperismo, etc.
DIAGRAMAS
ESTEREOGRÁFICOS: Es una herramienta para representar las estructuras geológicas
tridimensionales en dos dimensiones. Este método se basa en las relaciones
angulares de líneas y planos, fracturas, pliegues, discordancias representados en taludes u orientación de
perforaciones.
PERFILES
GEOTÉCNICOS: Es la información obtenida de las exploraciones geotécnicas que
pueden representarse en dos formas: Individuales o integrales.
6. ELEMENTOS DE MECÁNICA DE
ROCAS
Es
la ciencia teórica y aplicada que trata del comportamiento mecánico de las
rocas. Las aplicaciones dentro del campo pueden ser: excavaciones subterráneas,
a cielo abierto, cimentación de presas, entre otras.
Las
propiedades mecánicas permiten conocer el comportamiento de las estructuras
ingenieriles que se construyen sobre macizos rocosos.
·
Deformabilidad, Resistencia, Permeabilidad.
En
la pruebas de laboratorio conocemos la resistencia que consiste en aplicar
cargas axiales a los especímenes de roca.
La
deformabilidad son medidas en la
dirección de la carga y en la dirección perpendicular de ella. La permeabilidad
se mide el coeficiente de permeabilidad del aire y la variación con el tiempo
de permeabilidad del agua. Se realiza para estudiar como su nombre lo indica la
permeabilidad de terrenos aluviales o rocosos donde no existe manto freático.
Existen
métodos de liberación de esfuerzos empleados para conocer la dirección y
magnitud de los esfuerzos tectónicos en el macizo rocoso, se llevan a cabo en
socavones.
7. BANCOS DE MATERIALES
Lugar
en la corteza terrestre constituido por roca o material granular (arena, grava,
arcilla, etc.); es de gran importancia contar con un buen banco de materiales
ya que si no se hace se puede adecuar con las propiedades que cualquier obra
requiere.
Contamos
diferentes tipos de materiales según su utilización en construcción:
·
Agregados para concreto (concreto, mortero,
argamasa, etc.)
·
Enrocamientos (material rocoso de alta
resistencia, gran dureza y gran durabilidad).
·
Cemento
(producto artificial caliza, arcilla y pequeña cantidad de oxido de hierro).
·
Balasto ( debe ser elástico y resistente al
choque y a la abrasión)
·
Otros usos ( ladrillo, tabique y teja)
8. PRESAS
Obra
civil que se construye a través de un curso de agua (rio o arroyo), con objeto
de almacenar sus aguas. Debe contar con ciertas características: topografía,
condiciones geológicas, mano de obra disponible, aspectos socioeconómicos.
Su
uso puede ser de dos tipos:
·
Aprovechamiento (irrigación navegación,
recreación, energía eléctrica)
·
Defensa (control de avenidas y de azolves).
TIPOS
DE CORTINAS: Materiales sueltos (terraplenes de tierra y roca con núcleo
impermeable).
·
Materiales cementados ( mampostería o
concreto)
Los problemas geotécnicos que se presentan más
frecuentemente en los sitios de
construcción de presas son los fenómenos de geodinámica (deslizamientos y
reptación), filtraciones (cavernas, cauces, fractura miento, solubilidad), resistencia de la roca, azolves, entre otros.
9. TÚNELES
Son excavaciones lineales subterráneas, de pequeña altura
y anchura en comparación con su longitud, se clasifican en:
·
Túneles de acceso a minas
·
Túneles para transportes
·
Para conducción de aguas
·
Militares
·
Túneles de utilidad publica
Los
problemas geotécnicos en túneles son
interrogantes que el geólogo debe hacerse y que se puede presentar en la
construcción:
·
¿se obtendrá una sección limpia o habrá sobre
excavaciones?
·
¿en qué puntos y en qué cantidades será encontrada
agua?
·
Será fácil la excavación y perforación, o por
el contrario difícil?
·
Entre otros
Los
de con mayor frecuencia tenemos: Fallas, estratificación,
filtraciones, anticlinajes y sinclinajes, rocas sometidas a esfuerzos, altas
temperaturas y gases, etc.
10. EXCAVACIONES A CIELO
ABIERTO
Hay
diferentes tipos de excavaciones a cielo abierto llamadas comúnmente “tajos”
(en el caso de la minas y de acuerdo con el uso que se les dé):
·
Explotación de yacimientos minerales
metálicos
·
Explotación de canteras
·
La apertura de cortes y túneles falsos en
carreteras y vías férreas.
·
En la construcción de canales para la
conducción de agua y de zanjas para alojar combustoleoductos.
Se
debe tener en cuenta conocer si la excavación se realizara en suelo o bien en
roca, porque el comportamiento mecánico
cambia de acuerdo la material presente.
11. VÍAS TERRESTRES
Es una de las obras de Ingeniería que más
necesita de la información geológica desde su planeación hasta su conservación;
ya que esto acarrea altos gastos en reparación y mantenimiento.
PARTES
DE UNA CARRETERA
·
Terraplén : estructura construida sobre el
terreno
·
Pavimento: es la capa de materiales
(proporciona rodamiento, color y textura)
·
Subbase: es la capa de material colocado en
la subrasante
·
Base: es la capa construida en la subbase.
·
Carpeta: es la capar mas superficial de la
vía.
·
Subrasante: material colocado sobre las
terracerías.
12. OBRAS PORTUARIAS
Son
obras marítimas que exigen mayor conocimiento técnico y que le impone al
constructor una lucha a cada instante contra las fuerzas de la naturaleza.
TIPOS
DE PUERTOS
Un
puerto es un sitio en el litoral, en un rio o en su desembocadura:
·
Naturales: es una bahía con características
abierta o cerrada.
·
Artificiales: en la construcción de diques o
rompeolas y escolleras.
Un
puerto por lo general está constituido de: Canal, antepuerto, dársena, muelles,
duque de alba, muros, rompeolas y espigones.
PROBLEMAS
GEOTECNICOS
·
Movimientos Tectónicos que producen
levantamientos y hundimientos de la costa.
13. CANALES Y DUCTOS
Son
utilizados para la navegación de embarcaciones de gran tonelaje y suelen resultar muy costosos, el cual tienen
comunicación con puertos marítimos.
Para
fines de Irrigación los hay de dos
tipos:
·
Principales: toman el agua de la presa o de
un rio;
·
Laterales: distribuye el agua desde el canal principal directamente al terreno de
cada agricultor.
PROBLEMAS
GEOTECNICOS:
·
No habrá asentamiento perjudicial del canal
dentro del material, Las laderas serán estables.
·
Deben ser impermeables dichas laderas
previniendo la perdida de agua.
Lo
que se debe estudiar en esta etapa son:
Suelos,
rocas, pliegues, discordancias, geodinámica, hidrogeología y materiales de construcción.
14. Edificaciones
Estructuras
correspondientes a alguno de los tipos de edificios mencionados, están en su
parte inferior en contacto con el
terreno ya sea suelo o roca, lo que se conoce con el nombre de
cimentación.
TIPOS
DE CIMENTACIONES
·
Cimentaciones pocas profundas (zapatas
aisladas, corridas, losas, etc.
·
Cimentaciones profundas (pilotes, pilas,
cilindros, cajones profundos, entre otros).
Uno de los problemas que
podemos enfrentarnos son aquellos materiales susceptibles de modificar su estado
bajo la acción del agua como son los suelos y rocas expansivas (arcillas,
montmorilloníticas y algunas pizarras).
Para la exploración de
edificios depende de dos factores:
El peso de la construcción y
el fin para el que se vaya a construir.
También depende del tipo del
tipo de edificio, la accesibilidad del sitio, clase de la roca o suelo, la profundidad hasta que donde las cargas
afecten al terreno y las condiciones superficiales y subterráneas del área. Debe
hacerse pruebas de penetración estándar para explorar suelos, perforaciones,
con maquina rotatoria en el caso de tener rocas, se harán también
si es el caso pozos a cielo abierto, trincheras, etc.
Por último la información
geológica para el estudio es:
·
Extensión y tipo de suelo
·
Tipos de roca
·
Fallas, fracturas y variaciones de los
materiales en zonas de inestabilidad
·
Fenómenos de erosión movimientos en masa
·
Flujos de aguas
·
Esfuerzos tectónicos y sismicidad.