viernes, 1 de marzo de 2013

geologia aplicada a la ingenieria civil - autor RUIZ GONZALEZ


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.