Captulo I Geocap Ltda. Page 1 1.INTRODUCCIN 1.1Definicin DesdeelpuntodevistadelaIngeniera,suelosedefinecomoelagregadono cementadodegranosmineralesymateriaorgnica,juntoconellquidoygasqueocupanlos espacios vacos entre las partculas slidas. FIGURA 1 : CORTE TRANSVERSAL DE UN TROZO DE SUELO La Mecnica de Suelos es la rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades fsicasyelcomportamientodemasasdesuelossometidosavariostiposdefuerzas,la IngenieradeSueloseslaaplicacindelosprincipiosdelaMecnicadeSuelosaproblemas prcticos.LaIngenieraGeotcnicaeslacienciaypracticadeaquellapartedelaingeniera civil que involucra materiales naturales encontrados cerca de la superficie de la Tierra. 1.1.1Las Capas de la Tierra Paratenerunmejorentendimientodelaformacindelsuelo,debemosanteshacerun breve repaso de la estructura de nuestro planeta,cuyo conocimiento acerca de su composicin interior proviene del estudio de ondas ssmicas creadas por terremotos Sobre la base de estas y de otras observaciones, los geofsicos han creado una seccin transversaldelatierra.Losprimerosestudiossismolgicosdieroncomoresultadodefiniciones de las composiciones de los bordes. Captulo I Geocap Ltda. Page 2 FIGURA 2: ONDAS P Y ONDAS S FIGURA 3: VELOCIDAD PROPAGACIN ONDAS P Y S AL INTERIOR DE LA TIERRA Por ejemplo, imagine que hay aceite flotando en el agua, dos materiales diferentes, as quehayunbordecomposicionalentrelosdos.Losestudiosposterioresresaltaronlosbordes mecnicos, que son definidos sobre la base de cmo actan los materiales, no sobre la base de sucomposicin.Elaguayelaceitetienenlasmismaspropiedadesmecnicas,ambosson lquidos. Por otro lado, el agua y el hielo tienen la misma composicin, pero el agua es un fluido con propiedades mecnicas muy diferentes que el hielo Captulo I Geocap Ltda. Page 3 FIGURA 4: DISCONTINUIDAD DE MOHOROVICIC 1.1.1.1Capas de acuerdo a su composicin mineralgica DeacuerdoasucomposicinmineralgicalaTierrapuededividirseentrescapas: Corteza, Manto y Ncleo. Corteza : Es la capa mas superficial del planeta y se pueden distinguir dos tipos de corteza: la cortezaocenicaylacortezacontinental.Lacortezaocenicaeslacapamasdelgada ubicadabajolosocenosysuespesorvariaentre5y7km.Porotrolado,enlacorteza continental se ubicanlos continentes y su espesor vara entre 10 y 70 km. Manto: Corresponde a la capa inmediatamente bajo la corteza, y se divide en Manto Superior y en Manto Inferior, cuya diferencia entre ambos, es que en el primero las rocas se encuentran en unestadoplsticosemifundidasllamadomagmaysobreelcualflotalacortezaterrestre, mientras que el segundocontiene rocas hechas de un material ms denso y lo encontramos en estado slido. El manto se extiende hasta los 2900 km hacia el interior de la Tierra. Ncleo : Es la capa mas interna y tambin est sub-dividido en un ncleo interno y externo. El ncleo externo es un metal derretido y mientras que el ncleo interno es slido.1.1.1.2Capas Mecnicas Lasdivisionescomposicionalesdelatierrafueronentendidasdcadasantesdel desarrollo de la teora de las placas tectnicas, la idea que la superficie de la tierra consiste de grandesplacasquesemueven.Enlosaos1970,sinembargo,losgelogosempezarona darse cuenta que las placas tenan que ser ms gruesas que solamente la delgada corteza, ya quedeseras,estaseromperaalmoverse.Enrealidad,lasplacasconsistendeunacapa slida que abarca la corteza y acta con la parte superior del manto. Esta capa rgida se llama litosfera y tiene un grosor de 10 a 200 km. Las placas rgidas litoesfricas 'flotan' sobre la capa parcialmentederretidallamadaastensferaquefluyecomounlquidomuyviscoso.Es importantenotarque,aunquelaastensferapuedefluir,lapresinsehacetangrandequeel manto no puede fluir, y esta parte slida del manto se llama mesosfera. Los mantos litoesfrico, Captulo I Geocap Ltda. Page 4 astenoesfrico,ymesosfricocompartenlamismacomposicinmineralgica,perosus propiedades mecnicas son significativamente diferentes. Los gelogos comnmente llaman a la astenoesfera la gelatina entre dos rodajas de pan: la litosfera y la mesosfera.Lafotodelinteriordelatierrasehacemsclaraamedidaquelatcnicadelas imgenesavanza.Latomografassmicaesunatcnicarelativamentenuevaqueusaondas ssmicas para medir variaciones muy pequeas en la temperatura dentro del manto . Ya que las ondassemuevenmsrpidoatravsdelmaterialfroymsdespacioatravsdelmaterial caliente, las imgenes que los cientficos reciben les ayudan a 'ver' el proceso de conveccin en el manto. Esta y otras imgenes ofrecen un viaje virtual al centro de la tierra. FIGURA 5 : CAPAS DE LA TIERRA Debidoalmovimientodelalitsferasobreunmantofundido,lacortezaterrestreseha dividido en un grupo de placas que interactan entre si de forma dinmica y permanente. Captulo I Geocap Ltda. Page 5 FIGURA 6 : PLACAS TECTNICAS Las zonas de contacto entre placas presentan una gran actividad ssmica y es posible distinguir 3 tipos de ellos: ZonasDivergentes:Esdondeseproducelaseparacinentreplacas,yatravsdeellases posiblelaascensindemagmafundidoparaformarnuevasrocasymasamineral.Seubican bajo los ocenos formando las dorsales ocenicas. Zonas Convergentes : En estas zonas las placas chocan entre s, produciendo que una de ellas se introduzca bajo la otra, en un fenmeno conocido como subduccin. Zonas Transformantes : Las placas se desplazan entre s de manera horizontal, provocando la rotura de la superficie de la corteza terrestre. La falla de San Andrs en los Estados Unidos es un ejemplo de esta situacin. FIGURA 6 : ZONAS DE DIVERGENCIA DE PLACAS Captulo I Geocap Ltda. Page 6 FIGURA 7 : ZONAS DE CONVERGENCIA DE PLACAS FIGURA 8 : ZONAS DE MOVIMIENTO HORIZONTAL DE PLACAS, FALLA TRANSFORMANTE. 2.DEFINICIN E IMPORTANCIA DE LA INGENIERA GEOLGICA Laingenierageolgicaeslacienciaaplicadaalestudiodelosproblemasdela ingenieraydelmedioambienteproducidoscomoconsecuenciadelainteraccinentrelas actividades humanas y el medio geolgico.El fin de la ingeniera geolgica es asegurar que los factores geolgicoscondicionantes delas obras deingenieraseantenidosencuentaomitigar las consecuencias de los riesgos geolgicos. Laingenierageolgicasurgeconeldesarrollodelasgrandesobraspblicasyel crecimiento urbano, diferencindose como especialidad de la geologa a mediados del siglo XX.Laroturadealgunaspresarporcausasgeolgicasysusgravesconsecuencias,incluyendola perdida de cientosde vidas humanas, como la presa de San Francisco ( California, 1928), la de Vajont (Italia, 1963) y la de Malpasset (Francia, 1959), los deslizamientos durante la construccin Captulo I Geocap Ltda. Page 7 del Canal de Panam en las primeras dcadas del siglo o la rotura de taludes en los ferrocarriles suecosen1912,fueronalgunosdeloshitosquemarcaronlanecesidaddellevaracabo estudios geolgicos aplicados a la ingeniera.

Eldesarrolloquealcanzaronotrascienciasafines,comolamecnicadesueloyla mecnicaderocas,configuraronlosprincipiosdelamodernageotecnia,dentrodelacualla ingenierageolgicarepresentalavisinmsgeolgicaalasolucindelosproblemas constructivos.Enla geotecniaseintegranlastcnicasdeingeniera del terrenoaplicadas alas cimentaciones, refuerzo, sostenimiento, mejora y excavacin del terreno y las citadas disciplinas de la mecnica del suelo, mecnica de rocas e ingeniera geolgica. EnlosalboresdelsigloXXI,losproblemasdeldesarrollosostenible,enunfrgil equilibriomedioambientalsometidoalainevitableconfrontacinentrelasconsecuenciasdel progreso y los procesos geolgicos, junto a la expansin urbana de muchas ciudades que crecen incontroladamenteencondicionesgeolgicamenteadversas,obajoamenazaderiesgos naturales, constituyenuna de las cuestiones prioritarias de la ingeniera geolgica. Lanecesidaddeestudiargeolgicamenteelterrenocomobasedepartidaparalos proyectos de grandes obras es indiscutible en la actualidad, y constituye una practica obligatoria.Estanecesidadseextiendeaotrasobrasdemenorvolumen,perodegranrepercusinsocial, como la edificacin, en donde los estudios geotcnicos son igualmente obligatorios.

Laimportanciadelaingenierageolgicasemanifiestaendosgrandescamposde actuacin.Elprimerocorrespondealosproyectosyobrasdeingenieradondeelterreno constituye el soporte, el material de excavacin, de almacenamiento o de construccin.Dentro deestembitoseincluyenlasprincipalesobrasdeinfraestructuras,edificacin,obras hidrulicas, martimas, plantas industriales, explotaciones mineras, centrales de energa, etc.Laparticipacindelaingenierageolgicaenestasactividadesesfundamentalalcontribuirasu seguridadyeconoma.Elsegundocampodeactuacinserefiere alaprevencin,mitigacin y controlderiesgosgeolgicos,ascomolosimpactosambientalesdelasobraspblicas, actividades industriales, mineras o urbanas. Amboscampostienenunpesoimportanteenelproductointeriorbrutodeunpas,al estar directamente relacionados con los sectores de las infraestructuras, construccin, minera y edificacin.Enelsegundombitodeactuacinlaimportanciaeconmicaylasrepercusiones socialesyambientalessondifcilesdevalorar,ypuedenllegarasermuyaltasoinculpables, dependiendo de los daos y la reduccin de prdidas si se aplican medidas de prevencin. 2.1El medio geolgico y su relacin con la ingeniera El medio geolgico esta en continua evolucin y los procesos afectan tanto a los materiales rocosos y a los suelos como al medio natural en su conjunto.El antrpico, representado por las ciudades,lasinfraestructuras,obraspblicas,etc.,irrumpeconfrecuenciaenregiones geolgicamente inestables modificando, e incluso desencadenando los procesos geolgicos.La bsquedadesolucionesarmnicasentreelmediogeolgicoyelantrpicoprecisadela consideracin previadeciertosfactoresdiferenciadoresentreambos,cuyodesconocimientoes causa de interpretaciones errneas.Entre estos factores destacan: Captulo I Geocap Ltda. Page 8 La escala geolgica y la ingenieril El tiempo geolgico y el antrpico El lenguaje geolgico y el ingenieril EngeologasepartedeunavisinespacialdelosfenmenosfsicosdelaTierra,con escalasquevandesdelocsmicohastalomicroscpico,yeltiemposemideencientosde millones de aos.En ingenieralas escalas espaciales y temporales se adaptan a la medida de lasactividadeshumanas.Granpartedelosprocesosgeolgicos,comolaorogenesis, litognesis,etc.,tienenlugaralolargodemillonesdeaos.,ycondicionanfactorestan diferentes como las propiedades y caractersticas de los materiales y la ocurrencia de procesos ssmicos o volcnicos.El hombre como especie irrumpe el cuaternario, con una antigedad del ordende2millonesdeaosfrentealos4.600millonesdeaosdevidadelplaneta.Sin embargolaaccinantrpicasintervienedeformaextraordinariaendeterminadosprocesos naturales como la erosin, sedimentacin, e incluso en el clima. Laposibilidaddeaceleraromodificarlosprocesosnaturalesesunodelosaspectos fundamentalesaconsiderareningenierageolgica.Muchaspropiedadesdelosmateriales geolgicosdeintersgeotcnicocomolapermeabilidad,alterabilidad,resistencia, deformabilidad, etc., o procesos como la disolucin, subsidencia, expansibidad, etc., pueden ser sustancialmente modificados por la accin humana. Lacomparacinentreeltiempogeolgicoyelhumanoesfundamentalparaapreciarlas posiblesconsecuenciasdelosfactoresyriesgosgeolgicos.Puedeconsiderarsequela mayoradelasobrasseproyectanparaseroperativasentre50y100aos;sinembargoes habitualexigirgarantasdeseguridadgeolgicayambientalparaperiodosentre500y1000 aos, como sucede frente al riesgo de inundaciones, terremotos, etc,; hay circunstancias en las quelaestabilidadgeolgicasedebeasegurarparaperiodosmaslargos,comoenel almacenamientoderesiduosradioactivos,dondesecontemplanperiodosdemasde10.000 aos. Considerandolaescalahumana,muchosprocesosgeolgicos,comolosriesgosnaturales degranmagnitudtienen engeneral una probabilidad muybaja de ocurrencia.Elampliorango develocidadesconquesedesarrollanlosprocesosgeolgicos,desdecasiinstantneoscomo losterremotos,hastamuylentoscomoladisolucinylaerosin,esotrofactorquedebeser considerado. Las escalas cartogrficas, como medio de representacin espacial, son otro de los aspectos diferenciales a tener en cuenta.En Geologa las escalas vienen condicionadas por la dimensin de los fenmenos o de las unidades geolgicas, formaciones, estructuras, etc., a representar.La mayoradelosmapasgeolgicostienenescalascomprendidaentre1/1.000.000y1/50.000, mientrasqueeningenieralasescalasmasfrecuentesseencuentranentre1/10.000y1/500.Losmapasgeolgicosregionalespermitenidentificarfactoresque,noestandodentrodelrea especifica del proyecto, podran ser importantes para apreciar aspectos geolgicos regionales, o la presencia de riesgos cuyo alcance podra afectar a la zona de estudio. Los mapas geolgicos a escalas de detalle constituyen la prctica habitual en las cartografas geotcnicas, litolgicas o temticas,dondeserepresentandiscontinuidades,datoshidrogeolgicos,materiales,etc.,a escalas iguales a las del proyecto. Captulo I Geocap Ltda. Page 9 Otrosdelosproblemasquesepresentaconfrecuenciaalintegrardatosgeolgicosen proyectos de ingeniera es la falta de comunicacin entre ambos campos.Con independencia de lapropiaterminologageolgicaoingenieril,suelenexistirdiferenciasenlosenfoquesyenla valoracin de resultados, segn se trate un mismo problema desde una u otra ptica. Eningenierasetrabajaconmaterialescuyaspropiedadesvarandentrodeestrechos mrgenesypuedenserensayadosenellaboratorio,comoloshormigones,aceros,etc.,no cambiando sus propiedades sustancialmente con el tiempo.Sin embargo en geologa la mayora de los materiales son anistropos y heterogneos, presentan propiedades muy variables y sufren alteraciones y cambios con el tiempo. Enunproyectodeingenieraseprecisandatoscuantificablesysusceptiblesdeser modernizados.En geologa la cuantificacin numrica y la simplificacin de los amplios rangos de variacin de las propiedades a cifras comprendidas dentro de estrechos mrgenes es difcil, o avecesimposiblealnivelrequeridoenunproyecto.Porotrolado,eshabitualdisponeren ingenieradeungradodeconocimientomuyprecisosobrelosmaterialesdeconstruccin, mientrasquelainformacingeolgico-geotcnicasuelebasarseenunlimitadonumerode reconocimientos,ocasionandounfactordeincertidumbrepresenteellosestudiostcnicos, circunstancia que afecta a la mayora de los proyectos.La apreciacin que afecta a la mayora delosproyectos.Laapreciacindeestasdiferenciasylautilizacindeunlenguajecomn adecuado alosfinesdelproyectoesparte delaingenierageolgica, que disponedemtodos para cuantificar o expresar datos geolgicos de forma que se puedan integrar en la modelizacin numrica, o en la toma de decisiones a nivel de proyecto y construccin. Laestadsticaesunaherramientaimportanteparaanalizardatosmuyvariables,eincluso aleatorios.Elestudiodeciertosfenmenosdeperiodicidadinsuficientementeconocidapuede serabordadoapartirdeanlisisprobalisticosconresultadosaceptables,comoeselcasode determinadosriesgosgeolgicos.Lacuantificacindeunconjuntodepropiedadesgeolgico-geotcnicas para aplicaciones constructivas es posible mediante los sistemas de clasificaciones geomecnicasdemacizosrocosos.Lautilizacindelconceptodecoeficientedeseguridad. Habitualmenteempleadoeningenieraparaexpresarelgradodeestabilidaddelaobra,es igualmenteincorporadoalaprcticadelaingenierageolgica.Laincorporacindeestosy otros procedimientos, sobre todo mediante el conocimiento del medio geolgico y su interaccin conlasactividadesconstructivas,hacequesepuedanllegaradefinir,evaluareintegrarlos factores geolgicos que inciden y deben ser considerados en la ingeniera.

2.2La Ingeniera Geolgica: Formacin y Profesin La formacin en ingeniera geolgica se basa en un slido conocimiento de la geologa y delcomportamientomecnicodelossuelosylasrocasysurespuestaanteloscambiosde condicionesimpuestosporlasobrasdeingeniera.Lainvestigacindelterrenomediante mtodos y tcnicas de reconocimiento y ensayos, as como el anlisis y la modelizacin, tanto de los materiales como de los procesos geolgicos, forman parte esencial de esta disciplina. Elprofesionaldelaingenierageolgicatieneformacincientficaytcnicaaplicadaala solucin de los problemas geolgicos y ambientales que afectan a la ingeniera, dando respuesta a las siguientes cuestiones: Captulo I Geocap Ltda. Page 10 1.Dondesituarunaobrapblicaoinstalacinindustrialparaquesuemplazamientosea geolgicamente seguro y constructivamente econmico. 2.Pordondetrazarunavadecomunicacinounaconduccinparaquelascondiciones geolgicas sean favorables. 3.En que condiciones geolgico-geotcnicas debe cimentarse un edificio. 4.Como excavar un talud para que sea estable y constructivamente econmico. 5.Como excavar un tnel o instalacin subterrnea para que sea estable. 6.Con que tipo de materiales geolgicos puede construirse una presa, terrapln, carretera, etc. 7.Aquetratamientosdebesometerseelterrenoparaevitarocorregirfiltraciones, hundimientos, asientos, desprendimientos, etc. 8.Enquetipodematerialesgeolgicospuedenalmacenarseresiduostxicos,urbanoso radiactivos. 9.Comoevitar,controlaroprevenirlosriesgosgeolgicos(terremotos,deslizamientos, etc.) 10. Quecriteriosgeolgicos-geotcnicosdebentenerseencuentaenlaordenacin territorial y urbana y en la mitigacin de los impactos ambientales. 2.3Geologa aplicada e ingeniera geolgica La geologa aplicada o geologa para ingenieros, geology for engineers, es la geologa utilizada en la practica por los ingenieros civiles.Es una rama de la geologa que trata de su aplicacin a las necesidades de la ingeniera civil.No implica necesariamente el usodelosmtodosdeingenierageolgicaparaelestudioyresolucindeproblemas geolgicos en ingeniera. La ingeniera geolgica, engineering geology, se diferencia de la geologa aplicada en que adems del fundamento geolgico, es necesario conocer los problemas del terreno quepresentanlasobrasdeingeniera,losmtodosdeinvestigacionesinsituyla clasificacin y el comportamiento de los suelos y rocas en relacin con la ingeniera civil; incluye adems el conocimiento practico de la mecnica del suelo, mecnica de rocas e hidrogeologa. 2.4 Factores geolgicos y problemas geotcnicos Ladiversidaddelmediogeolgicoylacomplejidaddesusprocesoshacenqueenla obrasdeingenierasedebanresolversituacionesdondelosfactoresgeolgicosson condicionantes de un proyecto. Enprimerlugar,porsumayorimportancia,estaranlosriesgosgeolgicos,cuya incidenciapuedeafectaralaseguridadolaviabilidaddelproyecto.Ensegundolugarestn todosaquellosfactoresgeolgicoscuyapresenciacondicionestcnicaoeconmicamentela obra. En resumen, se deducen las siguientes conclusiones: Los factores geolgicos son la causa de la mayora de los problemas geotcnicos. Captulo I Geocap Ltda. Page 11 El agua es uno de los factores de mayor incidencia en el comportamiento geotcnico de los materiales. Losprocesosgeolgicospuedenmodificarelcomportamientodelosmateriales incidiendo sobre el medio fsico, y ocasionar problemas geotcnicos. Porotrolado,lapresenciadeproblemasgeotcnicosimplicalaadopcindesolucionesen generalmscostosas,comoporejemplocimentaramayorprofundidadporinsuficienciade capacidad portante del terrenoencotas superficiales, e incluso la modificacin del proyecto o el cambiodeemplazamiento,segnelalcancedeloscitadosproblemas.Porelcontrario,unas condiciones geotcnicas favorables proporcionan no solo una mayor seguridad a las obras, sino undesarrollodelasmismassinimprevistos,loqueinfluyesignificativamenteenloscostesy plazos de la obra. Entrminosgeneraleslascondicionesquedebereunirunemplazamientoparaquesea geolgica y geotcnicamente favorable son las siguientes: Ausenciadeprocesosgeolgicosactivosquerepresentenriesgosinaceptablesal proyecto. Adecuada capacidad portante del terreno para cimentacin de estructuras. Suficienteresistenciadelosmaterialesparamantenersuestabilidadenexcavaciones superficiales o subterrneas. Disponibilidad de materiales para la construccin de obras de tierra. Estanqueidad de las formaciones geolgicas para almacenar agua o residuos slidos o lquidos. Facilidad de extraccin de materiales para su excavacin. Establecidalarelacinentrelosfactoresgeolgicosylosproblemasgeotcnicos,ylas diferenciasentrecondicionesgeotcnicasfavorablesydesfavorables,resultaevidentequeen todo estudio geotcnico es necesario partir del conocimiento geolgico, interpretando la geologa desde la ingeniera geolgica, para determinar y predecir el comportamiento del terreno. 3.PROPIEDADES FSICAS Y QUMICA DE LOS SUELOS UTILIZADOS EN INGENIERA 3.1 Formacin geolgica y naturaleza de los suelos La corteza terrestre esta compuesta principalmente por rocas cuya formacin geolgica ha tomado varios millones de aos.Adems, durante el mismo periodola superficie rocosa ha sufridounadesintegracinyunadescomposicincontinuasmedianteprocesosde meteorizacin.Debidoalapermanenteexposicinalosagentesatmosfricostalescomo inundaciones, actividad glacial y fuertes vientos, gran parte de los residuos de roca fragmentada porlameteorizacinhasidoarrastrada,sometidaaabrasinymasfragmentaciny eventualmente depositada, por ejemplo, a lo largo del curso de los ros, en lagos y ocanos y a lo largo del curso de los glaciares.Con los cambios climticos y las fluctuaciones de los niveles mediosdelmarydelasuperficieterrestre,esteciclodeerosin,transporteyformacinde depsitosdelosmaterialesproducidosporlameteorizacinhasidointerrumpido,renovadoy repetido innumerablemente veces durante decenas de miles de aos. Captulo I Geocap Ltda. Page 12 Comoresultadodeloanterior,granpartedelasuperficieactualdelatierra,ellecho rocosorelativamenteinalterado,estacubiertoporunaacumulacindematerialessin cementacionomuypococementados,amenudodenaturalezayespesoraltamentevariables; este es el material que los ingenieros llaman suelo.

Enalgunoslugareselestratosuperficialdelsuelohallegadoaseraltamente meteorizado, rico en humus y capaz de soportar el crecimiento de la vegetacin. Este estrato se denomina capa vegetal, y frecuentemente tiene un espesor inferior a 0.5 m; a menudo se retira de la superficie antes de iniciar cualquier trabajo de construccin y se coloca de nuevo durante los trabajos de paisajismo al finalizar la obra. Por tanto, las caractersticas de la capa vegetal son demuchaimportancia,principalmenteparalosagricultores.Elsueloqueutilizanlosingenieros parasoportarestructuras,yenalgunoscasosparaconstruirlas,eselsueloingenieril subyacente, y es este el material cuyas propiedades y comportamiento ingenieril deben conocer los ingenieros. 3.2Procesos de meteorizacin La destruccin gradual de las masas de roca slida durante largos periodos es atribuible a dos procesos principales; meteorizacin fsica y meteorizacin qumica. 3.2.1Meteorizacinfsica:Sedenominaasalprocesodefragmentacinfsicao desintegracindelamasaderoca.Lafracturacininicialdelarocapuedeserelresultadode esfuerzos inducidos por factorestales como la retraccin debida al enfriamiento, la liberacin de esfuerzo despus de la remocin de una capa de material mas superficial, o el plegamiento y las fallas. Unavezquelamasarocosasehafracturado,seincrementasuvulnerabilidadcon respecto a otras formas de meteorizacin fsica y meteorizacin qumica. El agua que penetra en las fisuras puede experimentar ciclos de congelacin y deshielo, los cuales aumentan de manera graduallaaberturadelasfisurasyeventualmentecausanlacadadefragmentosderoca.El movimiento de los glaciares sobre la superficie descubierta de la roca, las crecientes resultantes de las fuertes lluvias que arrastran grandes cantidades de residuos de roca y la accin del mar, que repetidamente golpea la costa, son fenmenos naturales que contribuyen en su momento, a la desintegracin fsica de la masa rocosa y extienden la erosin y la abrasin de la superficie dela tierra. 3.2.2Meteorizacinqumica:Sedenominaalprocesodedescomposicinqumicade algunos o todos los minerales que constituyen la masa rocosa. Porejemplo,eldixidodecarbonodisueltoenlasaguaslluviasformaunasolucindiluidade acido carbnico que puede atacar muchos de los minerales que comnmenteforman las rocas, oeloxigenodelaatmosferaydelasaguaslluviaspuedecausaroxidacin,enparticularen aquellas rocas que contienen hierro.La aguas lluvias que se infiltran a travs de la capa vegetal puedenenriquecerlaconacidocarbnicoyoxigenoprovenientesdelamateriaorgnicaen descomposicin o del humus. Secalculaquesoloochoelementoscontribuyenconmsdel98%delpesodelacorteza terrestre (Blyth y De Freitas, 1984): Captulo I Geocap Ltda. Page 13 Oxigeno______ 46.6 %silicio________27.7%aluminio_______8.1 % Hierro______ 5.0 %calcio________3.6 % sodio______2.8 % Potasio______ 2.6 %magnesio______2.1% Lamayorpartedelosmineralesqueconstituyenlasrocasestncompuestosdeestos elementos en forma de silicatos metlicos y xidos.En la tabla 1 se resumen estos minerales, sucomposicinqumica,sususceptibilidadalameteorizacinqumicayelsueloprincipalque producen Mineral que forma la roca Composicin qumica Susceptibilidad a la meteorizacin qumica Suelo derivado principal Cuarzo Dixido de silicioAltamente resistente Grava, arena y partculas de limo Ortosa Aluminio-Silicatos de potasio

Partculas de mineral de arcilla de los grupos de la caolinita y la ilita Plagioclasa Aluminio-Silicatos de sodio y calcio Moderadamente Partculas de mineral deMica Aluminio-Silicatos de potasio, magnesio y hierro susceptiblearcilla de los grupos de la Hornablenda Silicatos, montmorilonita y la ilita Augita principalmente de magnesio y hierroAltamente susceptibleOlivino TABLA 1: METEORIZACIN QUMICA DE LOS MINERALES QUE COMNMENTE FORMAN LAS ROCAS. 3.3Definicin del tamao y forma de las partculas Losprocesosdemeteorizacinylosefectosdeltransporteydepsitoproducen partculas individuales de suelo ampliamente variables en tamao y forma. El tamao de las partculas en un depsito de suelo tiene una influencia fundamental en lasprioridadesyenelcomportamientoingenierildeldepsito,portantolaspartculasdeun suelo se describen en funcin de su tamao, utilizando trminos tales como grava, arena, limo o arcilla.Sinembargo,para estos trminos noexisteuna definicin deltamaodelas partculas Captulo I Geocap Ltda. Page 14 queseareconocidauniversalmentecomoestndar.EngranBretaaseutilizalaclasificacin britnicaestndar(BS5930:1981),peroenlosEstadosUnidos,diferentesorganismostienen normas que son comnmente utilizadas.Por fortuna, las diferencias son mnimas.La Tabla 1.2 presenta el sistema britnico y tres de los sistemas utilizados por los organismos de los Estados Unidos. Laarena,lagravaylaspartculasdemayortamaoengeneralsonproducidasporla meteorizacin fsica, y a menudo tienen la misma composicin mineralgica que la roca madre. Unejemplosonlosgranosdecuarzo,loscualespermaneceninalteradosdurantela meteorizacin qumica de la roca madre (Tabla 1).Estas partculas tienden a estar formadas por slidosdeformatridimensional,lacualsemodificaposteriormenteenmayoromenorgrado debidoalamagnituddelaabrasinqueocurreduranteeltransporte.Laspartculasquehan experimentadopocaocasiningunaabrasinposeenprobablementebordesafiladosycaras planas,ysedescribencomoangulares.Porelcontrario,laspartculasquehansufridouna abrasinintensatendern aserdeformabienredondeada.Laspartculascuya formahasido modificadademaneraparcialporunaabrasinmoderadapresentaransololosbordes redondeados y se describen con trminos tales como subangulares o parcialmente redondeados. Los procesos de abrasin asociados con la meteorizacin fsica son los que producen gran parte de las partculas de tamao de limo. La mayor parte de las partculas de tamao de arcilla estn compuestas por minerales de arcilla quehansidoformadosporlameteorizacinqumica(Tabla1)ynopresentanlamisma composicin mineralgica que la roca madre.El mineral de arcilla tampoco presenta la forma de slidotridimensionalqueescomnenlaarenasolasgravas;estudiosrealizadoscon microscopioselectrnicoshanmostradoqueporlogeneraltienenunaformasemejanteauna placaplanaconunarelacindimetro/espesorusualmentesuperiora10yalgunasvecestan alta como 400. 3.4Naturaleza de los depsitos de suelo Latabla2muestraelusodetrminostalescomograva,arenas,limoyarcillapara describir las partculas de suelo de un tamao determinado.Sin embargo, los ingenieros utilizan estos mismos trminos en la descripcin de los depsitos de suelo, y en este contexto a menudo los trminos tienen una interpretacin ligeramente diferente. Descripcin de las partculas Normas britnicas AASHTOASTMUnificado Grava60-275-2> 275-4.75 Arena2-0.062-0.052-0.0754.75-0-075 Limo0.06-0.00020.05-0.0020.075-0.005 < 0.075 finos Arcilla< 0.002< 0.002< 0.005TABLA 2 : DEFINICIONES DEL TAMAO DELAS PARTCULAS TAMAO DE LAS PARTCULAS (MM) Captulo I Geocap Ltda. Page 15 El comportamiento ingenieril de un depsito de suelo depende fundamentalmente de las fuerzasqueactanenlasreasdecontactoentrelaspartculasindividuales.Estassonensu mayorpartelasfuerzasgravitacionalesrelacionadasconlasmasay,portanto, aproximadamenteconelvolumendelaspartculas,ylasfuerzassuperficialesderivadasdela actividad electroqumica en la superficie de las partculas. Las partculas de arcilla no solo son muy pequeas, sino que debido a su forma de placa plana tienen una alta relacin entre el rea de la superficie y el volumen, en consecuencia ellasexperimentanfuerzassuperficialesquepredominansobrelasfuerzasgravitacionalesderivadas delamasa.Elresultadodelainfluenciapredominantedeestasfuerzassuperficialesesla cohesin o lo que llamaremos stiction *entre las partculas individuales de arcilla, y confieren a la arcilla hmeda su caracterstica de plasticidad semejante a la de una pasta.Si la arcilla se seca, laadhesinentrelaspartculasproduceunmaterialslidoresistentealasdeformaciones plsticas.Sin embargo, no es necesario concluir que todas las partculas de un depsito tienen el tamao de arcilla para describirlo como un depsito arcilloso, solo se necesita una cantidad de mineralde arcilla suficiente para darle las caractersticas de adhesin y plasticidad.En efecto, la proporcin en peso de partculas con tamaos de limo y arcilla puede ser tan pequea como un 35% del total. Undepositodesueloconlamismaproporcindepartculasfinasperoconstituidopor muchasmaspartculascontamaoscorrespondientesalimoymenospartculasdemineral arcilloso,mostraraprobablementeunascaractersticasdeadhesinyplasticidadmenos pronunciadas, y podrn describirse en primera aproximacin como limo. Deacuerdoconladistribucindeltamaodelaspartculasenelrestodeldeposito, estas descripciones podran modificarse con el uso de trminos tales como arcilla arenosa o limo gravoso, etc. Losdepsitosdesueloquepresentancaractersticasdeadhesinyplasticidad asociadasconla presenciade unacantidadsignificativadepartculas demineralde arcillason descritas a menudo con el termino general de suelos cohesivos. Encontrasteconlaspartculasdemineraldearcilla,laspartculasmayoresconlos tamaos correspondientes a arenas y grava tienden a tener granos voluminosos ms o menos equidimensionales,yportantotienenunapequearelacinentreelreasuperficialyel volumen.Enconsecuencia,lasfuerzasderivadasdelaactividadsuperficialsondespreciables en comparacin con las fuerzas gravitacionales derivadas de la masa.Por tanto, en ausencia de partculas de algnmineraldearcilla,estosmaterialesnomostraranadhesinentrelosgranos individuales.Porello,arenasygravassedesignanamenudoconlostrminossuelossin cohesin o suelos granulares, respectivamente. Lossuelosgranularesgeneralmentesedescribenentrminosdeltamaodelas partculasque predominan.Deestemodo, paradescribirundepsito desuelocomoarenano esnecesarioinferirquetodaslaspartculassondetamaodearena,sinoquehayms partculas de tamao de arena que de cualquier otro. Cuando se presenta una pequea pero significativa proporcin en peso de otro tamao de partculas, la descripcin puede hacerse utilizando trminos tales como arena limosa o arena gravosa. Captulo I Geocap Ltda. Page 16 Ladivisinentrelostamaoscorrespondientesaarenaylimocoincide aproximadamenteconellmitededistincindelaspartculasasimplevistayconellmitede separacin mecnica en tamaos de granos.De este modo, el termino suelo grueso (de granos gruesos) a menudo se utiliza para denominar los materiales que son ante todo arenas o gravas, y el termino suelo fino (de granos finos) para denominar los materiales que ante todo son limos o arcillas. Enunsueloingenieriltpicolaspartculasindividuales,lascualespuedenvariar considerablementeenformaytamao,formanunaarmazndematerialslido,yentrelas partculas individuales existe un sistema de espacios interconectados. La armazn de partculas slidas se denomina esqueleto de suelo o estructura del suelo los espacios entre las partculas se denominan vacos o poros. Debido a la presencia de vacos de un depsito de suelo puede actuar como reservorio para las aguas freticas.La superficie superior de dicho reservorio se denomina tabla fretica o nivelfretico.Lapresindelaguaennivelfreticocorrespondealapresinatmosfrica.Si rebasaelniveldelmar,elnivelfreticocontinaaproximadamenteparaleloalasuperficiedel terreno,yenclimastemperadosestpicoencontrarloapocosmetrosdelasuperficie.Enlos climas ridos es probable que se encuentre a una profundidad muy superior. Pordebajodelnivelfreticolosvacosenundepsitodesueloporlogeneralsuelen estarcompletamentellenosdeagua;porencimadelnivelfreticolosvacospuedencontener solo aire o ms probablemente aire y agua.El agua contenida en los vacos por encima del nivel freticopuededebersesimplementealainfiltracinyalaprecolacindelasaguaslluvias provenientes de la superficie del terreno, o pueden ser el resultado de la ascensin capilar en los vacos,fenmenoparticularmenteevidenteenlossuelosdegranosfinos.Cuandolosvacos estncompletamentellenosdeaguasedicequeelsueloestasaturado,ycuandolosvacos contienen aire y aguael suelo esta parcialmente saturado. Alestarinterconectadoslosvacosdeunsuelo,elaguaescapazdefluiratravsdel espacio de poros.Por tanto, todos los suelos son porosos adems de permeables. Lacaractersticadelapermeabilidadeslaquetienenenmuchoscasosprcticosuna influencia fundamental en el comportamiento ingenieril de un depsito de suelo.Sin embargo, lavelocidad a la cual el agua fluye a travs del espacio de poros depende del tamao absoluto de losmismos,elflujotienebastantelibertadaenelcasodearenasygravas,lascualestienen poros relativamente grandes, pero es muy lento en el caso de suelos arcillosos, los cuales tienen porosmuypequeos.Eltrminopermeableseaplicaasuelosensentidorelativo;arenasy gravassedescribencomopermeablesolibrementedenantes,ylossuelosarcillososcomo impermeables o de drenaje lento. El suelo, como puede verse, es un material que consta de tres etapas: un esqueleto de partculas slidas rodeado de espacios llenos de agua o aire o una combinacin de agua y aire. 3.5Origen y tipos de depsitos de suelo Losdepsitosdesuelosnaturalesseclasificandeunamaneraampliacomosuelos residuales o suelos transportados. Captulo I Geocap Ltda. Page 17 Lossuelosresidualessehanformadocompletamentepormeteorizacininsituyhan permanecidoensuposicinoriginal.Estohaocurridoensumayorparteenlasregiones tropicalesyenotraszonasquenohansidosometidasalasglaciaciones.Unejemplocomn sonlaslateritas,materialesricosenoxidodehierroyaluminio,queseencuentranenAmerica del Sur, partes de frica, India, Sri Lanka y Australia. Los suelos transportados, han sido desplazados de su posicin original y depositados en otro sitio; los principales agentes de transporte son el agua, el hielo y el viento.El tamao yla forma de las partculas en un depsitode suelo transportado con frecuencia estn determinados por el agente de transporte y el modo como se forman los depsitos. 3.5.1Suelos depositados en agua Losrossonagentesdeerosin,transporteyformacindedepsitosextremadamente fuertes, en particular durante las crecientes.El material que se deposita a lo largo del curso de los ros se denomina aluvin, aunquecon frecuencia se aplica tambin a los suelos ms finos, tales como arenas, limos y arcillas, para diferenciarlos de la arena gruesa, la grava y partculas de mayores dimensiones. Enelcursoaltodelroelrpidoflujotransportatodoexceptolosfragmentosderocas msgrandes,erosionandocongranrapidezellechodelvalleysometiendoaabrasinlas partculashastadarlesunaformaparcialmenteredondeada.Laformacindeldepsito comienzaelcursomediodelro,yaquelavelocidaddelflujoylacapacidaddetransporte disminuyen.Primeroseformanlosdepsitosdegravadero,seguidosaguasabajoporlas arenasdero,yluego,enelcursobajodelro,dondeelmovimientoeslentoporarenasfinas aluviales y limos aluviales. Durantelascrecientes,cuandoelrodesbordalasorillasensucursobajo,elagua puedeinundargrandesextensionesdetierrasplanas.Lavelocidaddelflujodisminuye repentinamenteentodareaexceptoenelcanalcentraldelro,ygrandescantidadesde materialsedepositan,primerolaspartculasgruesas,ydespuselmaterialmasfino.Enel cursobajoelrolasinundacionesrepetidascombinadasconlosmeandrospuedenproducir extensasplaniciesdeinundacinaluvialconsucesionesdelimoyarcillaaluviales,amenudo intercalados con capas de arena y posiblemente de gravas. Cuandoeventualmenteelrodesembocaenunsitiodeaguastranquilas,elflujose detieneyelmaterialfinoquetodava quedaensuspensinsedeposita. Lossuelosformados de esta manera se denominan de acuerdo con el medio de formacin del depsito: los formados enelaguadelagossedenominandepsitoslacustres,losformadosenestuarioscreadospor lasmaressedenominandepsitosestuarios,yaquellosqueseformaneneldeltadeunro, depsitos deltaicos. El mar tambin es un agente importante en el ciclo de erosin, transporte y formacin de depsitos.Las olas de que manera incesante atacan la costaerosionan el rea costera debido asuimpactoytambinalosresiduosqueellastransportan.Losfragmentosderocaquehan sido quebrados y redondeados se acumulan dando como resultados los comnmente conocidos comodepsitosdeplayadearenay piedra.Elmaterialfinoqueseproduceporesta abrasin continua, combinado con los materiales finos llevados al mar por los ros puede permanecer en Captulo I Geocap Ltda. Page 18 suspensin,yporlaaccindelascorrientesylasmareaspuedesertransportadospara sedimentarse en grandes reas del lecho marino y formar depsitos marinos. Eltransporteylaformacindedepsitosdebidosalaguaproducenpartculasdesueloque tienen forma redondeada y depsitos de suelo que pueden ser homogneos, es decir, que tienen todas las partculas de aproximadamente la misma dimensin, o estratificados con una gradacin que sigue un orden vertical. Unapresentacinmasdetalladadelaformacinynaturalezadelossuelosdepositadosenel agua esta dad por Blythy De Freitas (1984) y Flint y Skinner (1977). 3.5.2Depsitos glaciales ActualmenteexistenglaciaresenGroenlandia,enlaAntrtida,enpartesdelnortede CanadyAlaska,enlosAlpesyenelHimalaya.Sinembargo,granpartedelnortedelos EstadosUnidosyCanad, granpartedelasIslasBritnicasydel nortedeEuropaypartesde Asia,fueronafectadaporlapasadaglaciacin,conespesoresdehieloqueestuvieronenun rangodeunos300m.hastaaproximadamente3.000m.Laglaciacinmasrecientecomenz hace mas o menos 1.75 millones de aos durante el pleistoceno, y se termino hace unos 10.000 aos.Granpartedelaactualtopografaenestasregionesdelplanetasonelresultadodela erosinglacialydelosprocesosdetransporteyformacindedepsitosocurridosenese periodo. Durante la formacin de los glaciares, existi en su interior una cantidad significativa de materialmeteorizadoqueseprecipitosobreelhieloofuearrastradoporlascorrientes.A medidaqueelespesordehieloseincrementaba,sepresentabanunacombinacinde deslizamientos de la superficie del terreno con fallas a lo largo de los planos en la masa de hielo causando engrandes distanciasunlentomovimientodelglaciar,muyalamaneradeunfluido altamente viscoso.La extensa erosin y abrasin de la superficie del terreno que as ocurra trajo comoresultadograndescantidadesdeescombrosquesealojarondentroysobreelhielo.La eventualretiradadelosglacialesdejounagranvariedaddedepsitosqueseconocenconel trmino genrico de residuos glaciales. Elmaterialquesedepositabadirectamenteenelhielosedenominatilita,oalgunas vecesarcillaconcantosrodados.Lastilitasporlogeneralsonunamezcladepartculasde varios tamaos y sus caractersticas varan ampliamente dependiendo del modo de su formacin ylaformacindeldepsito.PorEjemplo,lastilitasdeacumulacinsonlasdepositadasde maneradirectaenelfondodelglaciarytiendenaserresistentes,relativamentedensase incomprensibles, a menudo con una proporcin significativa de material fino que incluye polvo de roca, termino dado al suelo formado por partculas con tamaos de limo y arcilla,formado por la fuerteabrasinyfragmentacindelasuperficieterrestreylosresiduosderocaenlabase glaciar.Las partculas ms grandes de una tilita de acumulacin tienen una forma parcialmente redondeada y con estras como resultado de esta abrasin.Lastilitas de ablacin y las tilitas de fusinsonmaterialesquesedepositarongradualylentamentedurantesudescensohastael nivel del terreno debido a la fusin del hielo, y por tanto son materiales blandos, menos densos y mas comprensibles, a menudo con menos partculas finas. Las partculas mas grandes conservan su forma angular ya que estn embebidas en el hielo y, por tanto, protegidas de la abrasin. Captulo I Geocap Ltda. Page 19 Losfrecuentesdepsitosenformadecuchillaconstituidospormaterialesformadosen sumayorparteenlosbordesdelglaciardedenominanmorrenas;lasmorrenasterminalesse formanenelfrentedelglaciarylasmorrenaslateralesensuscostados.Elmaterialque constituyelamorrenaamenudoestilitaperopuedesercualquiertipoderesiduoglacial.El terminomorrenasehautilizadoparareferirsealmaterialqueconstituyeeldeposito,pero recientemente su uso se ha restringido a la descripcin de la morfologa del terreno ( Derbyshire, 1975). Losresiduosglacialespuedenpresentarsetambinenformadedepsitosfluvio glacialesdearenaygravaderivadosdelaformacindedepsitosentorrentesdeaguade deshielo.Estosdepsitostienenpartculasparcialmenteredondeadasyunadistribucinde tamaos de las partculas o gradacin propia de los depsitos formados por corrientes de agua. Enmuchoscasosestascorrientesterminabanenlagosrodeadosporelglaciary formados por la fusin.Las partculas finas eran arrastradas al interior de dichos lagos formados por corrientes de agua. Lanaturalezadelosdepsitosderesiduosglacialesestaademscaracterizadaporel hechodequelaeradelosglacialesnofuedeglaciacionescontinuas,sinoqueincluyo numerososciclosdeavancesyretiradadelhielo.Losdepsitosquetuvieronlugarduranteel primerciclopudieronsermodificadosyredistribuidosdurantesiglossiguientes.Masaun, pueden existir grandes variaciones de espesor del material depositado; a menudo los depsitos muestran una superficie relativamente plana que puede encubrir cavidades e inclusive profundos valleslabradosenellechorocososubyacente.Estasgrandesvariacionesdecaractersticasy espesor generan depsitos glaciales que pueden ser muy blandos y comprensibles. En consecuencia, los sitios que estuvieron sometidos a procesos de glaciacin requieren una investigacin detallada y cuidadosa del subsuelo antes de construir una obra de ingeniera. Unadescripcinmasextensadelosprocesosdeglaciacinydelanaturalezadelos depsitosglacialespuedeencontrarseenFookesetal.(1975),Legget(1976)yMcGowny Derbyshire (1977). Laactividadgeolgicaasociadaconlosperiodosdeglaciacinhaafectadodeotras manerasalossuelosutilizadoseningeniera.Elgranespesordehielogenerorefuerzosmuy altos, con valores tpicos de aproximadamente 900 Kn/m2 por cada 100 m de hielo, lo cual indujo un aumento de la densidad debido a la reorganizacin de las partculas que forman el esqueleto delsueloyunadisminucindelvolumendevacos.Eldeshieloposteriorsuprimiestos esfuerzosyporelloactualmenteesposibleencontrardepsitosdesueloquehansoportado durante algn tiempo esfuerzo mucho mayores que lo soportan en la actualidad.Tales depsitos sedenominansobreconsolidacinopreconsolidadeos.Masadelanteseexplicaracomoesta condicin de sobreconsolidacion tiene una marcada influencia en el comportamiento ingenieril de estos depsitos. Eldeshielodelosglacialesliberoenormescantidadesdeaguahacialosocanosy produjo un aumento del nivel del mar aproximadamente 100 m.Como resultado, muchas reas de tierra fueron sumergidas y sujetad a largos periodos de formacin de depsitos marinos, que se denominan depsitos de suelos postglaciales. Captulo I Geocap Ltda. Page 20 Alaumentodelniveldelmarsiguiunlevantamientogradualdelacortezaterrestre comoresultadodeladisminucindelosesfuerzos debidos alhielo. Porejemplo,alrededor de lascostasdeFinlandia,EscandinaviaypartesdeAmericadelNorte existen evidenciasdeque tuvolugarunlevantamientodeaproximadamente300m.Deestemodoalgunosdepsitos posglacialessubieronporencimadelactualniveldelmar,endondenuevamenteestuvieron sujetos a la erosin, el transporte y la formacin de nuevos depsitos. 3.5.3Depsitos de suelo transportados por el viento Existendepsitosdearenatransportadaporelvientoquecubrenampliasextensiones detierraensitiosdeclimadesrtico,encuyasuperficieseapreciandunasformadasporla accindelvientoquetransportapartculasdearenaalolargodelterreno.Debidoallimitado poder de transporte del viento, las dunas tienden a estar formadas esencialmente por partculas delmismotamao,ydeformaredondeadacomoresultadodelaintensaabrasinaqueson sometidas.Las dunas de arena pueden encontrarse en las zonas desrticas del norte de frica, Asia, el Medio Oriente y los Estados Unidos. Lossuelostransportadosporelvientotambinsepresentanenformadeloess,queesun material formado en su mayor parte por el depsito de partculas de limo, que el viento toma en las zonas desrticas y las transporta a travs de grandes distancias.Por ejemplo, los depsitos deTierraNegradelasestepasrusasestnformadosporloess,queprobablementefue transportadodesdelosdesiertosdefricadelNorte.Aunqueelloesssedepositaenestado sueltoyconbajadensidad,normalmenterepresentaunaestabilidadrazonableypuede permanecerestableentaludescasiverticales;laspartculas delimo detamaouniformeestn unidad entre si por partculas de mineral arcilloso que acta como cemento.Sin embargo, si el loess se satura o se sumerge en agua, la cementacion se destruye y el depsito queda propenso al colapso.Adems de Rusia, el loess se encuentra en extensas regiones de la parte central de los Estados Unidos, China y parte de Europa. 3.5.4Suelos orgnicos Losdepsitosdearcillaylimoderivadosdelasedimentacinenlagos,estuariosoen zonasdeinundacinderos,puedencontenercantidadesapreciablesdemateriaorgnica debidoacadveresdeanimalesomateriavegetalendescomposicin.Estamateriaorgnica pudoserarrastradaporelrooporelvientoaesaszonas.Adems,pudoderivarsedel desarrollodelavegetacinendichasreasdurantelosciclosperidicosenquenosellevoa efecto.Cuandoelcontenidodelamateriaorgnicaesimportante,estosdepsitospueden describirsecomoarcillasylimosorgnicos.Lapresenciasemateriaorgnicaseidentifica usualmente por un color que varia del gris oscuro al negro, y un olor caracterstico producido por la vegetacin en descomposicin. Si la materia orgnica tiene un contenido mineral muy reducido, el material se denomina turbao turbera(musked). Talesdepsitossepresentanencima delimosyarcillasorgnicas,y confrecuenciasonproductodelllenadogradualdeloslagos.Laestratigrafavaraconla profundidad, de acuerdo con los diferentes tipos de plantas que predenominan en las diferentes etapas del desarrollo del pantano.La turba dela base de los depsitos formada por juncos se denominaamorfa,yelcontenido demateriamineraltiendeadisminuircuandolaacumulacin de turba se incrementa.Debido a los cambios de las condiciones ambientales, la turba amorfa, Captulo I Geocap Ltda. Page 21 enunazonadetransicingradual,puedesercubiertaeventualmenteporunaturbaacida (sphagnum)elevandoelniveldelpantano.Laturbafibrosatiendeaserdecolorcaf,ysus fibrassoloseencuentranligeramentedescompuestas.Porelcontrario,laturba amorfaporlo general es de color ms oscuro, menos fibrosa y ms descompuesta, que a menudo parece una masa negra esponjosa y gelatinosa. Enmuchospasesseencuentranextensosdepsitosdeturba(soloenCanadse encuentran500,000millascuadradas).Estosterrenoshanpodidoaprovecharsemediante tcnicasespecialesdeconstruccinconocidacomoprecarga,paralevantarviviendas, edificacionesindustrialesyterraplenesdecarreteras.(LeayBrawner,1963;Jonas,1964; Johnson, 1970; Berry, 1983).

4.PROPIEDADES INDICES El esfuerzo de los ingenieros geotcnicos en los ltimos aos ha sido tratar de encontrar propiedades y caractersticas de los suelos que sean propias, nicas e inherentes a cada tipo de suelo, de modo de a travs de ellas poder agruparlos y predecir comportamientos. A esto es lo que llamamos Propiedades Indices y las ms importantes son: 4.1Granulometra Esladistribucinporcentualenpesodelosgranosdesueloquepasanpor determinados tamices. Se expresa en porcentaje retenido y porcentaje que pasa referidos al total de la muestra, y su representacines mediante una curva en un grfico, en el cual se anota en el eje de las ordenadas el%que pasa, y en el eje de las abscisas el logaritmo del dimetro de la partcula. FIGURA N9 : GRFICO GRANULOMTRICO TIPICO Captulo I Geocap Ltda. Page 22 Para la clasificacin de suelos para usos de ingeniera es universalmente acostumbrado utilizarelanlisisgranulomtrico.Unaparteimportantedeloscriteriosdeaceptabilidadde suelosparacarreteras,aeropuertos,presasdetierra,diques,yotrotipodeterraplenesesel anlisis granulomtrico. Los tamices utilizados para el anlisis granulomtrico se muestran en la Tabla N2: 150mm6" 100mm4" 80mm3" 63mm2 " 50mm2" 40mm1 " 25mm1" 20mm" 12,5mm" 10mm" 6,3mm"5mmN 4 2,36mmN 8 2mmN 10 1,7mmN 12 1,18mmN 16 0,6mmN 30 0,5mmN 40 0,3mmN 50 0,15mmN 100 0,08mmN 200 TABLA N3: TAMICES UTILIZADOS PARA UN ANLISIS GRANULOMTRICO 4.2Lmites de Consistencia Lossuelosporestarcompuestospormaterialptreodediferentestamaosyde diferentescomposicionesmineralgicas,tienenuncomportamientomuyvariadoantela presenciadeagua.Loslmitesdeconsistenciamidenlacantidaddeaguaentrminosde porcentaje que un suelo requiere para cambiar de estado. FIGURA N 10 : LIMITES DE CONSISTENCIA Captulo I Geocap Ltda. Page 23 4.2.1Lmite Lquido (LL) : Se define como el porcentaje de humedad necesario para que un suelo cambie un estado plstico a un estado lquido. 4.2.2Lmite Plstico (LP) : Se define como el porcentaje de humedad necesario para que un suelo cambie un estado semi-slido a un estado plstico. 4.2.3Lmite de Contraccin (LC) : Se define como el porcentaje de humedad necesario para que un suelo cambie un estado slido a un estado semi-plstico. ElndicedePlasticidad,IP,esdefinidocomoladiferenciaentreellmitelquidoyel lmite Plstico. IP = LL - LP Lossuelosarcillosostienenunagrancapacidaddeabsorberaguaymantenerseanenun estado plstico, a diferencia de un suelo granular como arenas y gravas, que ante una pequea cantidad de agua se comportan semejante a un lquido. Algunos valores tpicos se muestran en la tabla N3. Tipo de sueloLmite Lquido (LL)Indice de Plasticidad (IP) Arena0% a 20%NP Limo0% a 50%NP Arcilla50% a 700%20% a 600% TABLA N4 : VALORES TPICOS PARA LOS LMITES DE CONSISTENCIA. 4.3Relaciones Volumtricas y Gravimtricas Esposibledividirunamasadesueloen3fases:Faseslida,FaselquidayFase Gaseosa, tal como lo muestra la figura N11 para un suelo parcialmente saturado. FIGURA N11 : FASES DEL SUELO Captulo I Geocap Ltda. Page 24 Captulo I Geocap Ltda. Page 25 5.CLASIFICACIN DE SUELOS Los suelos suelen clasificarse en dos grandes grupos : Suelos Gruesos o Granulares, y Suelos Finos. Los suelos gruesos estn formados por gravas (G) y arenas (S), mientras en los suelos finosencontramosloslimos(M)ylasarcillas(C).Enlanaturaleza,lossuelosseencuentran mezclados, nombrando siempre en primer lugar aquella fraccin mas predominante. Por ejemplo unaarenagravosa(SG)significaqueelsueloposeemasarenaquegrava.Cuandounsuelo posee una distribucin granulomtrica variada y es posible encontrar la existencia de granos de distintos tamaos, se dice que es un suelo bien graduado (W), al contrario, si el suelo posee solo granosdeciertostamaossedicequeespobrementegraduado(P).PorejemploSWsignifica que es una arena bien graduada. ActualmentelossistemasdeclasificacindesuelosmasutilizadossonelSistema Unificado o USCS, y el Sistema de Clasificacin AASHTO. 5.1 Sistema Unificado FIGURA N12 : DETALLE SISTEMA UNIFICADO Captulo I Geocap Ltda. Page 26 FIGURA N 13 : CARTA DE PLASTICIDAD EN SUELOS FINOS 5.2Sistema AASTHO TABLAN5 :CLASIFICACIN DE SUELOSSISTEMA AASTHO Captulo I Geocap Ltda. Page 27 6.ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELOS 6.1Suelo Seco Unapartculadesuelo ubicadaa unaprofundidadzdelasuperficie del terreno,est sometidaalosesfuerzosqueleprovocanelpesodelacolumnadesuelosobreella,y eventualmente,alassobrecargasquepudieranexistirsobreelterreno,yaseanestas temporales o permanentes. FIGURA N14 : ESFUERZOS SOBRE UNA PARTCULA A UNA PROFUNDIDAD Z SiobservamoslafiguraN14yrepresentamos porNvalafuerzatotaldelacolumnadesuelo que acta sobre la cara superior de rea a de la partcula de suelo, entoncespodemos decir que el esfuerzo total sobre la cara de la partcula de suelo es Pero

y reemplazando obtenemos Captulo I Geocap Ltda. Page 28 6.2Suelo Saturado FIGURA N15 Supongamos una partcula de reaa que tiene sobre si una columna suelo de peso P, talcomolomuestralafiguraN15,ydebidoaqueelsueloseencuentrasaturado,lacolumna estformadaporsuelo+agua.Sipudiramossepararlacolumnadesuelosaturadoenuna columna de suelo + otra columna de agua, entonces nos quedara la situacin que nos muestra la figura N3, donde P = Ps + Pw donde Ps es el peso de la columna de suelo, y Pw es el peso de la columna de agua. FIGURA N16 Si la columna de suelo ocupa un rea a1 y la columna de agua un rea a2, entonces se cumple quea1+ a2= a y el esfuerzo vertical total sobre la partcula suelo es Pero Ps es un peso sumergido, por lo que su peso esPsumergido = Ps Udonde U es igual al empuje del agua, cuyo valor es Captulo I Geocap Ltda. Page 29 Reemplazando Esta expresin significa que el esfuerzo total en una masa de suelo es igual al esfuerzo efectivo mas la presin del agua, por lo tanto tambin podemos escribir 6.3Esfuerzos Horizontales Sehademostradoempricamentequelosesfuerzoshorizontalesestnrelacionadosconlos esfuerzosverticalesmedianteunaconstantekoquedependedecadasuelo,ysuvaloresKo=1sendonde eselnguloderoceinternodecadasueloyseobtienemediante ensayosdelaboratorio.Esimportantesealarqueestarelacindelesfuerzoverticalyel esfuerzohorizontaltienequeverconlapresindelaspartculasdesueloentresiynoconla presindeagua,porloqueesvlidasoloparalosesfuerzosefectivos,porloqueunavez obtenido el esfuerzo horizontal efectivo, es posible obtener el esfuerzo horizontal total mediante 6.4Esfuerzos producto de sobrecargas sobre el terreno Paracalcularestosesfuerzos,debenhacersealgunossupuestosquepermitanaplicar lasteorasdelaelasticidaddeBoussinesq,comoporejemploqueelsueloesunmedio homogneo e istropo. Captulo I Geocap Ltda. Page 30 6.4.1Carga Puntual sobre el terreno 6.4.2Carga Lineal Vertical de Longitud Infinita Captulo I Geocap Ltda. Page 31 6.4.3Esfuerzos bajo una carga distribuida sobre un rea rectangular. En este caso se presenta la solucin para el incremento de esfuerzo vertical total en un puntoPdebajodeunaesquinadeunrearectangularcargada.Lasolucinpuedeplantearse como Donde Is es un factor de influencia de esfuerzo que depende de la longitud L y del ancho B del rea rectangular y de la profundidad z del punto P. Los valores de Is pueden obtenerse a partir de la figura N 17 FIGURA N17 Es importanteindicar, que el incremento de esfuerzo vertical obtenido a partir de esta figura se hacalculadobajolaesquinadelreacargada,porloqueparaobtenerincrementosenpuntos diferentes a este, deben utilizarse el mtodo de la superposicin de figuras. 6.4.4Esfuerzos bajo una carga rectangular distribuida de longitudinfinita. Captulo I Geocap Ltda. Page 32 FIGURA N18 : IS PARA UNA CARGA RECTANGULAR DISTRIBUIDA DE LONGITUD INFINITA 6.4.5Esfuerzos bajo una carga triangular distribuida de longitudinfinita. Captulo I Geocap Ltda. Page 33 FIGURA N 19 : IS PARA UNA CARGA TRIANGULAR DISTRIBUIDA DE LONGITUD INFINITA 6.4.6Esfuerzos bajo una carga distribuida sobre un rea circular. FIGURA N20 : Is PARA UNA CARGA CIRCULAR DISTRIBUIDACaptulo I Geocap Ltda. Page 34 7.CIRCULO DE MOHR El crculo de Mohr es una herramienta con la cual, dada la magnitudy direccin de1 y 3es posible calcular los esfuerzos normales y tangenciales en cualquier otra direccin. A partir delafiguraN8esposiblededucirlasexpresionesrequeridas,lasqueacontinuacinse detallan: FIGURA N8 FIGURA N21 Captulo I Geocap Ltda. Page 35