Geología Y Relación CON LA Geotecnia PDF

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Definiciones. factores y problemas de la geotécnia....

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GEOLOGÍA Y RELACIÓN CON LA GEOTECNIA (Parte 1) La Geología es la ciencia de la tierra que se ocupa del estudio de las características representativas, origen y transformación en el tiempo del planeta. De este modo, se preocupa de dar respuesta a interrogantes de cómo se ha formado la tierra, de qué está hecha, cuál es su historia, qué cambios han tenido lugar sobre ella y en ella y otras preguntas que pueden ser respondidas con apoyo de disciplinas geológicas o especialidades, como son: Geografía: Estudio de la superficie y sus relaciones con los organismos vivos. Oceanografía: Estudio de los océanos. Meteorología: Estudio de la atmósfera. Climatología: Investigación del clima. Geofísica: Estudio la estructura, composición y desarrollo del planeta. Sismología: Rama que estudia los terremotos. Hidrogeología: Investiga la cantidad y calidad del agua de la Tierra. Geodesia: Investiga la forma y dimensiones de la Tierra o una parte de ella. Mineralogía: Estudio de los minerales, su estructura interna, composición química y clasificación. Petrología:Estudio de las rocas, su origen, procesos de formación, composición, alteración y destrucción. Paleontología: Estudio de la vida de épocas geológicas pasadas, fósiles, su clasificación y reconocimiento, con el objeto de mejorar el conocimiento de la evolución. Estratigrafía: Estudio de la formación, composición, secuencia, cronología y correlaciones de las rocas estratificadas. Geología estructural: Analiza e interpreta las estructuras tectónicas en la corteza terrestre, las fuerzas que producen fracturamiento, plegamiento y montañas (fallas, pliegues y orogénesis). Geomorfología: Estudio de la descripción e interpretación de las características del relieve terrestre. Geología histórica: Estudio de la evolución cronológica de la tierra desde su formación. Geología económica: Aplicación de la geología al aprovechamiento de minerales, combustibles y otros.

Otras especialidades son, por ejemplo: Volcanología, Geología Marina, Geología de Yacimientos Minerales, Hidrología, Geofísica, Geoquímica, Petrografía, Geología Regional y Sedimentología, entre otras. El estudio de la Geología permite: 

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Conocer los materiales naturales, sus características y modos de ocurrencia, con lo cual se pueden evaluar zonas para emplazamiento de obras y lugares de empréstitos. Conocer las rocas y los factores que afectan su calidad con el objeto de estudiar la construcción de túneles en sus distintas etapas: excavación, sostenimiento y revestimiento. Conocer el origen y comportamiento de las aguas subterráneas, para planificar y diseñar obras

En ese sentido, se puede decir que la primera importancia de la Geología se manifiesta en las obras de ingeniería donde el terreno constituye el soporte, el material de excavación, de almacenamiento o de construcción. Un segundo campo en el cual la Geología tiene un importante rol, se refiere a la prevención, mitigación y control de los riesgos geológicos, así como de los impactos ambientales de las obras públicas, actividades industriales, mineras o urbanas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la diversidad del medio geológico y la complejidad de sus procesos hacen que, en las obras de ingeniería, se deban resolver situaciones donde los factores geológicos son condicionantes de un proyecto. Todo proyecto de construcción que involucra al terreno, cualquiera sea su naturaleza, como soporte de una obra y/o como material de construcción, requiere del análisis de sus aspectos geotécnicos. De esta manera, se define Geotecnia como un área de la ingeniería que se dedica al estudio de las propiedades de suelos, rocas y materiales artificiales, así como a la resolución de problemas del sub suelo como apoyo de obras de construcción o a su empleo como material de construcción. Por todo lo anterior, se debe tener en cuenta que:   

Existen factores geológicos que causan la mayoría de los problemas geotécnicos. El agua es uno de los factores geológicos de mayor incidencia en el comportamiento geotécnico de los materiales. Los procesos geológicos pueden modificar el comportamiento de los materiales, incidiendo sobre el medio físico y ocasionar problemas geotécnicos.

EL MEDIO GEOLÓGICO Y SU RELACIÓN CON LOS PROBLEMAS EN LA INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS El medio geológico cambia constantemente y los procesos geológicos que se originan, dentro y fuera de la corteza terrestre, afectan a los materiales rocosos, depósitos de suelos y al ambiente natural en general. Durante todas las eras geológicas, se han dado lugar a distintos procesos geológicos que dan origen a la formación de los suelos sobre la corteza terrestre, siendo los más importantes:    

Orogénesis: períodos de deformación tectónica que consiguen dar a la región una determinada estructura y levantamiento. Volcanismo y magmatismo: consisten en la penetración a la superficie de la Tierra de roca en estado de fusión. Erosión: proceso que disgrega la roca en fragmentos más pequeños. Meteorización: alteraciones físico – químicas de las rocas, producto de entornos distintos a los que dieron origen.

Hay dos grandes procesos geológicos que han modelado la superficie del planeta y que han tenido una decisiva importancia en la evolución y distribución de la vida: 

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La existencia, por una parte, de una atmósfera y una hidrosfera ha provocado un continuo proceso de erosión, transporte y sedimentación de las rocas, en lo que se suele llamar el ciclo geomorfológico; Por otra parte, durante miles de millones de años se ha ido sucediendo un lento pero continuo desplazamiento de las placas que forman la parte externa del planeta, originando la denominada tectónica de placas. Los continentes se unen entre sí o se fragmentan, los océanos se abren, se levantan montañas, se modifica el clima, influyendo todo esto, de forma muy importante en la evolución y desarrollo de los seres vivos.

De esta manera, entre los procesos geológicos que llevan a la forma actual de la corteza, están la erosión y los movimientos de la corteza terrestre, por medio de levantamientos, hundimientos y plegamientos.

Hay procesos geológicos que pueden ser acelerados o modificados por la acción del hombre y las obras de ingeniería, como son los procesos erosivos y sedimentarios. Así como también, dichas acciones pueden alterar las propiedades de los materiales, tales como su permeabilidad, resistencia y deformación, entre otros. Los procesos geológicos antes mencionados deben diferenciarse de los procesos geotécnicos, dentro de los cuales se encuentran, por ejemplo, los fenómenos de disolución, subsidencia y expansividad. La Geología aplicada a la ingeniería busca que los procesos y factores geológicos, que condicionan las obras, sean tenidos en cuenta e interpretados adecuadamente, con el objeto de reducir las consecuencias asociadas a riesgos geológicos, que pueden afectar la seguridad o viabilidad de un proyecto. Los riesgos geológicos derivan de los procesos geológicos, cuyo origen puede ser interno, externo o una combinación de ambos. Los principales riesgos geológicos endógenos son los riesgos sísmicos y volcánicos; mientras que, los exógenos son ocasionados por remoción en masa de laderas, inundaciones y riesgos costeros.

FACTORES GEOLÓGICOS Y PROBLEMAS GEOTÉCNICOS Factores geológicos Los factores geológicos condicionan el desarrollo y construcción de un proyecto, debido a la diversidad del medio geológico y a la complejidad de sus procesos. Dentro de los factores geológicos se encuentran: la litología, las estructuras geológicas y el agua.

La litología corresponde al estudio de las propiedades físico-químicas de las rocas, su composición y textura, entre otras. Ejemplos: rocas blandas, rocas duras y suelos blandos. La estructura geológica corresponde al estudio de la corteza terrestre, sus estructuras y la relación de las rocas que la forman. Ejemplos: fallas, diaclasas, pliegues y foliaciones. El agua es el factor geológico de mayor incidencia en el comportamiento geotécnico de los materiales, generando fenómenos de disolución, erosión, arrastre de material, reacciones químicas y otro tipo de alteraciones. Problemas Geotécnicos En el trabajo práctico de construcción de obras civiles, el terreno puede presentar diversos problemas, como en el caso de fundaciones, empleo del suelo como material de construcción, en taludes y excavaciones, estructuras de contención y otros problemas especiales que se pueden presentar durante el desarrollo de una obra. a) Fundaciones: Todas las estructuras deben fundarse sobre la superficie del terreno o dentro de ella y para que se comporte satisfactoriamente debe tener una fundación adecuada, lo que se traduce en evitar asentamientos suficientemente grandes para dañar la estructura o dificultar sus funciones. Cuando el terreno resistente se encuentra próximo a la superficie, las soluciones de fundación pueden ser de carácter superficial (zapatas aisladas, losas de fundación, zapatas corridas, entre otras soluciones de acuerdo a las cargas transmitidas y la capacidad de soporte del suelo de fundación).

En caso que el terreno firme no esté próximo a la superficie, un sistema habitual para transmitir las cargas al terreno es por medio de fundaciones profundas (pilotes, pilas, cajones u otros elementos verticales). b) Suelo como material de construcción El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Cuando se emplea el suelo como material de construcción debe seleccionarse el tipo de suelo más adecuado, el método de colocación y, posteriormente, controlar su colocación en obra. Una masa de suelo colocada por el hombre constituye un relleno. Uno de los problemas más habituales en este tipo de construcción se debe a la gran diversidad de los puntos de extracción, denominados zonas de empréstito. De este modo, una labor importante es cerciorarse que las propiedades del material colocado correspondan a las supuestas en el proyecto, o modificar el proyecto durante la construcción, teniendo en cuenta cualquier diferencia entre las propiedades de la obra construida y las que se consideraron en el proyecto. Algunos ejemplos de empleo del suelo como material de construcción lo constituyen las presas de tierra y los terraplenes para carreteras, por lo que las principales interrogantes planteadas para cada caso son:    

Presas de tierra. Terraplén para carreteras. Taludes y excavaciones. Estructuras de contención.

Por otra parte, existe un conjunto de problemas, que a pesar de no ser muy comunes, pueden presentar daños importantes en las construcciones, tales como: a) Vibraciones: Algunos suelos granulares se pueden compactar fácilmente mediante vibraciones y las estructuras construidas sobre ellos pueden sufrir asentamientos importantes, producto de la vibración de la maquinaria instalada sobre ellos. De este modo, los efectos pueden ser graves, especialmente, cuando la frecuencia de la vibración coincide con la frecuencia natural del terreno. b) Explosiones: Las ondas originadas por voladuras de canteras y otras explosiones realizadas con fines constructivos pueden tener graves efectos sobre las estructuras adyacentes. c) Heladas: Debido a que ciertos suelos y bajo determinadas condiciones se dilatan al congelarse, los problemas con los que se pueden enfrentar son de

expansión por efecto de las heladas, puesto que al entrar en contacto con la humedad y experimentar temperaturas de congelación pueden absorber agua y sufrir una expansión importante. El hinchamiento que se puede producir ejerce fuerzas suficientemente grandes como para desplazar y agrietar estructuras adyacentes, creando serios problemas en épocas de deshielo por el exceso de humedad. La descongelación de suelos helados suele proceder desde la superficie hacia abajo. El agua de fusión de hielo no puede ser evacuada hacia el terreno inferior helado, con lo cual queda atrapada reblandeciendo el suelo. d) Hundimientos: La extracción importante de agua del terreno puede producir asentamientos de gran magnitud. Por esta razón, es importante estudiar detalladamente los 9 métodos de agotamiento del terreno y la metodología de sustitución de los volúmenes de agua extraída en los casos necesarios.

Resolución de problemas geotécnicos Comprendidos los problemas que el terreno puede plantear, es importante visualizar el método de cómo enfrentarlos y resolverlos adecuadamente. La Geología ayuda en gran medida, puesto que el método de formación de una masa de suelo influye en el tamaño, forma y comportamiento del mismo. La exploración ayuda a establecer los contornos de un depósito y permite la selección de muestras para ensayos de laboratorio. La experiencia del profesional es importante en el momento de analizar los resultados obtenidos de las pruebas. Por otro lado el factor económico es muy importante en el momento de escoger una solución respecto a otra....