Geologia

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.

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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.

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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

Rocas duras

Minerales duros y abrasivos.

Rocas blandas

Resistencia media a baja. Minerales alterables.

Suelos duros

Resistencia media a alta.

Suelos blandos

Resistencia baja a muy baja.

Suelos orgánicos biogénicos

y Alta compresibilidad Estructuras meta estables.

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS Abrasividad y dificultad de arranque. Rotura en taludes, deformabilidad en túneles y cambio de propiedades con el tiempo. Problemas en cimentaciones con arcillas expansivas y estructuras colapsables. Figura Asientos en cimentaciones y rotura de taludes. Subsidencia y colapso.

ACTIVIDAD 1: Proporcione ejemplos de tipos de rocas duras y blandas, suelos duros y blandos. 1

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)

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B.- Geología estructural y discontinuidades Estructuras geológicas y discontinuidades de las rocas y/o suelos. 

Pliegue: Producto de deformación de las rocas por esfuerzos tectónicos, generalmente en rocas sedimentarias, en la que elementos de carácter horizontal como los estratos o planos de esquistosidad, quedan curvados formando ondulaciones alargadas más o menos paralelas entre sí.

Figura 1.4: Formación de un pliegue, pliegue anticlinal

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Falla: Es una fractura plana a lo largo de la cual la roca ha sido desplazada en una dirección que es generalmente paralela al plano de fractura.

Figura 1.5 1.6: Falla normal (izquierda) y Falla de rumbo (derecha)

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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.

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Figura 1.7: Fracturas en roca ígnea, Ilo-Moquegua.

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Discordancias: Accidentes estructurales sin presencia de conformidad ente rocas o capas de rocas, que pueden presentar diversos ángulos.

Figura 1.8: Discordancia angular

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Estratificación: Es la disposición en capas o estratos de un terreno, representado por un plano o superficie de discontinuidad.

Figura 1.9: Secuencia estratigráfica 4

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Foliación: Es la disposición en láminas que adquiere la materia que forma ciertas rocas cuando estas se ven sometidas a grandes presiones. Este rasgo se da cuando se produce metamorfismo.

Figura 1.10: La pizarra es una roca que presenta foliación. Tabla 1.2: Estructuras geológicas y problemas geotécnicos

ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS Fallas y fracturas

Planos de estratificación Discontinuidades Pliegues

Foliación- esquistosidad

FACTORES CARACTERÍSTICOS

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

Superficies muy continuas. Espesor variable.

Roturas, inestabilidad, acumulación de tensiones, filtraciones y alteraciones. Superficies continuas. Roturas inestables y Poca separación filtraciones. Superficies poco continuas. Roturas inestables, filtraciones Cerradas o poco separadas. y alteraciones. Superficies de gran continuidad. Inestabilidad, filtraciones y tensiones condicionadas a la orientación. Superficies de poca Anisotropía en función de la continuidad. orientación. Cerradas

Figura 1.11: Terreno afectado por falla geológica

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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 Disolución

Erosión Reacciones químicas

Alteraciones

EFECTOS SOBRE MATERIALES

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

Pérdida de materiales en rocas y suelos solubles. Karstificación.

Cavidades, hundimientos y colapsos.

Pérdidas de material y lavado. Erosión interna. Acarcavamentos.

Hundimientos y colapsos, asientos, sifonamientos y socavaciones, aterramientos.

Cambio en la composición Ataque a cementos áridos, química. metales y rocas. Cambios de propiedades Pérdidas de resistencia y físicas y químicas. aumento de la deformabilidad y permeabilidad.

ACTIVIDAD 2: ¿Qué rocas son más susceptibles a sufrir disolución?

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Figura 1.13: Cárcavas producto de la erosión pluvial (Borogueña-Tacna).

Figura 1.14 y 1.15: Efectos de la disolución: Dolina en Guatemala (izquierda). Karst yesífero

Figura 1.15-. Ataque al concreto por sulfatos: formación de ettringita en forma de fibras muy finas y cristales de carbonato

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Figura 1.17: Alteración por meteorización

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 Terremotos, tsunamis Daños a la población e Movimientos del suelo, infraestructuras, diseño Sismicidad roturas, deslizamientos, antisísmico, medidas de licuefacción. prevención y planes de emergencia. Erupciones volcánicas. Daños a la población e Cambios en el relieve. infraestructura, sistemas de Vulcanismo Tsunamis y terremotos. vigilancia, medidas de Colapsos y grandes prevención y planes de movimientos en laderas. evacuación. Cambios morfológicos a largo plazo. Medidas de control y Levantamientos -subsidencias Alteraciones en la dinámica vigilancia. litoral y en el nivel del mar a largo plazo. Cambios geomorfológicos a Aumento del riesgo de Erosión- sedimentación mediano plazo. inundaciones y Arrastre y aumento de la deslizamientos. escorrentía. Medidas de protección en Colmatación. cauces y costas.

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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.

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Tabla 1.5: Influencia de los procesos geológicos en la Ingeniería y en el medio ambiente (continuación)

PROCESOS GEOLÓGICOS

Movimientos de ladera

Cambios de nivel freático

Procesos tectónicos

Procesos geoquímicos

EFECTOS SOBRE EL MEDIO FÍSICO

Deslizamientos, desprendimientos, hundimientos. Cambios morfológicos a corto y mediano plazo, desvío de cauces. Cambios en acuíferos. Cambios de propiedades del suelo. Cambios en acuíferos. Cambios de propiedades del suelo. Desecación y encharcamientos. Subsidencias e inestabilidad de laderas. Tensiones naturales Sismicidad Inestabilidad

Altas temperaturas. Anomalías térmicas. Presencia de gases.

PROBLEMAS GEOAMBIENTALES Y ACTUACIONES Daños en poblaciones e infraestructuras, obstrucción de cauces, medidas de estabilización, control y prevención. Problemas en cimentaciones, afección a cultivos y regadíos y medidas de drenaje. Explosiones de roca en minas y túneles profundos, deformaciones a largo plazo en obras subterráneas y medidas de diseño en túneles y minas. Riesgo de explosión y dificultad de ejecución en obras subterráneas.

Figura 1.21: Huayco del 26 de marzo del 2015 en la quebrada Pachana, Ilabaya (fuente INDECI)

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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)

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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.

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