efectos del agua sobre las rocas y los suelos. maría...

Curso Internacional de Capacitación sobre Curso Internacional de Capacitación sobre Fundamentos para el Monitoreo y Pronóstico de Fundamentos para el Monitoreo y Pronóstico de

Fenómenos HidrometeorológicosFenómenos Hidrometeorológicos

““EFECTOS DEL AGUA SOBRE LAS EFECTOS DEL AGUA SOBRE LAS ROCAS Y LOS SUELOS”ROCAS Y LOS SUELOS”

Preparado por: Ing. María CalzadillaPreparado por: Ing. María Calzadilla

Santo Domingo, D.N.Santo Domingo, D.N.20052005

CONCEPTOSCONCEPTOS

Ciclo del AguaCiclo del Agua

Hidrología HidrogeologíaHidrología Hidrogeología

Fenómenos HidrometeorológicosFenómenos Hidrometeorológicos

CONCEPTOSCONCEPTOS

Mineral Roca SueloMineral Roca Suelo

GeologíaGeología

CONCEPTOSCONCEPTOS

Mineral Mineral un mineral es un sólido natural e inorgánico que posee un mineral es un sólido natural e inorgánico que posee una composición química característica y un ordenamiento una composición química característica y un ordenamiento atómico tridimensional y sistemático. atómico tridimensional y sistemático.

Roca Roca agregado mineral formado bajo determinadas condiciones agregado mineral formado bajo determinadas condiciones

físico – ambientales.físico – ambientales. Suelo Suelo Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie

continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica.orgánica.

CONCEPTOSCONCEPTOS

Roca se clasifican en tres grupos:Roca se clasifican en tres grupos:

Rocas SedimentariasRocas SedimentariasRocas ÍgneasRocas Ígneas

Rocas MetamórficasRocas Metamórficas

Rocas ÍgneasRocas Ígneas Se originan a partir de Se originan a partir de

un magma (rocas un magma (rocas fundidas a muy alta fundidas a muy alta temperatura). El magma temperatura). El magma que cristaliza bajo tierra que cristaliza bajo tierra forma rocas ígneas forma rocas ígneas intrusivas. El que intrusivas. El que alcanza la superficie alcanza la superficie antes de solidificarse antes de solidificarse forma las rocas ígneas forma las rocas ígneas extrusivas.extrusivas.

Riolitas

Granito

Rocas SedimentariasRocas Sedimentarias Rocas sedimentariasRocas sedimentarias, en , en

geología, rocas compuestas geología, rocas compuestas por materiales por materiales transformados, formadas por transformados, formadas por la acumulación y la acumulación y consolidación de materia consolidación de materia mineral pulverizada, mineral pulverizada, depositada por la acción del depositada por la acción del agua y, en menor medida, agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. del viento o del hielo glaciar.

Conglomerado

Yeso

Rocas MetamórficasRocas Metamórficas Las rocas que han sido Las rocas que han sido

enterradas a gran enterradas a gran profundidad por la acción de profundidad por la acción de placas tectónicas placas tectónicas convergentes pueden convergentes pueden transformarse por el transformarse por el aumento de la presión y de aumento de la presión y de la temperatura. Ese cambio la temperatura. Ese cambio se denomina metamorfismo, se denomina metamorfismo, un proceso que puede un proceso que puede modificar cualquier tipo de modificar cualquier tipo de roca, sea sedimentaria, ígnea roca, sea sedimentaria, ígnea o incluso metamórficao incluso metamórfica

Mármol

Cuarcita

Propiedades físicas de las RocasPropiedades físicas de las Rocas

MineralogíaMineralogíaDensidadDensidadPorosidadPorosidadContenido de AguaContenido de AguaPeso VolumétricoPeso VolumétricoAlteraciónAlteración

MeteorizaciónMeteorización MeteorizaciónMeteorización significa destrucción de las rocas sin remoción significa destrucción de las rocas sin remoción

de partículas. Se lleva a cabo por fenómenos físicos, químicos y de partículas. Se lleva a cabo por fenómenos físicos, químicos y bioquímicos.bioquímicos.

Se conoce tres tipos de meteorizaciónSe conoce tres tipos de meteorización La meteorización mecánicaLa meteorización mecánica depende fuertemente de fuerzas que pueden depende fuertemente de fuerzas que pueden

destruir las rocas en una forma mecánica. Los más importantes serían: destruir las rocas en una forma mecánica. Los más importantes serían: a) cambio de la temperatura a) cambio de la temperatura

b) meteorización por helada b) meteorización por helada c) meteorización por hidratación y/o cristalización de sales c) meteorización por hidratación y/o cristalización de sales

La meteorización químicaLa meteorización química incluye todos los procesos con apoyo químico incluye todos los procesos con apoyo químico

a) oxidación a) oxidación b) reducción b) reducción c) hidrólisisc) hidrólisis

CONCEPTOSCONCEPTOS

Suelos: Suelos: Es la cubierta superficial de la Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica.desintegración orgánica.

La naturaleza física del suelo está determinada La naturaleza física del suelo está determinada por la proporción de partículas de varios por la proporción de partículas de varios tamaños. tamaños.

CONCEPTOSCONCEPTOS

Suelo Suelo El término suelo se usa en más de un sentido. El término suelo se usa en más de un sentido. Para el ingeniero es sinónimo de regolita, o sea, el Para el ingeniero es sinónimo de regolita, o sea, el agregado suelto de todos los materiales que se agregado suelto de todos los materiales que se encuentran por encima de la roca.encuentran por encima de la roca.

La regolita puede tener varios cientos de metros de La regolita puede tener varios cientos de metros de espesor o puede faltar por completo. Las partes espesor o puede faltar por completo. Las partes superiores de la regolita, a las que se han incorporado superiores de la regolita, a las que se han incorporado sustancias orgánicas y que están más o menos sustancias orgánicas y que están más o menos modificadas biológicamente constituyen el suelo. Sin modificadas biológicamente constituyen el suelo. Sin embargo, los ingenieros extienden la denominación embargo, los ingenieros extienden la denominación de suelo a todo el material de la regolita. de suelo a todo el material de la regolita.

Formación del SueloFormación del Suelo

El Suelo en función de:El Suelo en función de: Material parentalMaterial parental Aluviales: También conocido como fluvial, ubicados a lo Aluviales: También conocido como fluvial, ubicados a lo

largo de la hoya hidrográfica, su agente formador es el rió, largo de la hoya hidrográfica, su agente formador es el rió, posee una textura heterogénea, una forma mas o menos posee una textura heterogénea, una forma mas o menos esférica y su disposición tiende a la imbricación.esférica y su disposición tiende a la imbricación.

Coluviales : Material que se forma al pie de un cerro, su Coluviales : Material que se forma al pie de un cerro, su textura es heterogénea, sus formas son angulosas y textura es heterogénea, sus formas son angulosas y subangulosas y su disposición es anárquicasubangulosas y su disposición es anárquica

Eólicos : Material producido por la acción del viento, su Eólicos : Material producido por la acción del viento, su forma es homogénea y su disposición es masivaforma es homogénea y su disposición es masiva

Volcánicos : Material formado tras erupciones volcánicas, Volcánicos : Material formado tras erupciones volcánicas, su forma es muy heterogénea, su forma es irregular y su su forma es muy heterogénea, su forma es irregular y su disposición errática y caótica.disposición errática y caótica.

Otros.Otros.

Textura del SueloTextura del Suelo

La textura de un suelo La textura de un suelo esta expresada por la esta expresada por la distribución del tamaño distribución del tamaño de las partículas sólidas de las partículas sólidas que comprenden el que comprenden el suelo. En otras palabras suelo. En otras palabras por la composición por la composición granulométricas del granulométricas del suelo, previa dispersión suelo, previa dispersión de sus agregados.de sus agregados.

Relación entre el Agua y el SueloRelación entre el Agua y el Suelo En el ciclo del agua, es suelo desempeña un En el ciclo del agua, es suelo desempeña un

papel preponderante debido a su posición de papel preponderante debido a su posición de interfase entre la baja atmósfera, la planta y la interfase entre la baja atmósfera, la planta y la capa geológica subyacente. Así, el suelo capa geológica subyacente. Así, el suelo intercepta las lluvias y dirige el reparto entre intercepta las lluvias y dirige el reparto entre escorrentía (en zonas de pendiente) y la escorrentía (en zonas de pendiente) y la infiltración en el terreno como lugar de infiltración en el terreno como lugar de almacenamiento, interviniendo así en la almacenamiento, interviniendo así en la producción agrícola y la regulación del ciclo producción agrícola y la regulación del ciclo hidrológico.hidrológico.

Problemática de los SuelosProblemática de los Suelos• Los suelos arcillosos expansivos tienen la Los suelos arcillosos expansivos tienen la

característica de producir movimientos como característica de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones del consecuencia de hinchamientos y retracciones del subsuelo sobre el cual se apoya la cimentación, subsuelo sobre el cual se apoya la cimentación, debidos a cambio de humedad y que provocan en la debidos a cambio de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes.mayoría de los casos daños estructurales importantes.

• Las arcillas expansivas pertenecen a un grupo Las arcillas expansivas pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados química silícea denominados SilicatosSilicatos y se clasifican y se clasifican dentro del grupo de los dentro del grupo de los Filosilicatos.Filosilicatos.

• Los materiales arcillosos que son susceptibles de Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrirsufrir Hinchamiento o Procesos de Expansividad Hinchamiento o Procesos de Expansividad son los pertenecientes alson los pertenecientes al Grupo de las Esmectitas Grupo de las Esmectitas

Grupo de las Esmectitas Grupo de las Esmectitas (Arcillas expansivas representativas)(Arcillas expansivas representativas)

saponita nontronita Montmorillonita

¿Por qué se dañan las construcciones?¿Por qué se dañan las construcciones?• Existen varias causas por las que las construcciones, Existen varias causas por las que las construcciones,

como nuestras viviendas, pueden sufrir daños o como nuestras viviendas, pueden sufrir daños o deterioros que afectan su estética, su funcionalidad, o deterioros que afectan su estética, su funcionalidad, o lo más grave, su seguridad estructural, lo cual puede lo más grave, su seguridad estructural, lo cual puede poner en riesgo nuestras pertenencias o nuestra vida y poner en riesgo nuestras pertenencias o nuestra vida y la de nuestra familia.la de nuestra familia.

• El daño en estructuras puede ser causado por: El daño en estructuras puede ser causado por: - - fenómenos naturalesfenómenos naturales, , - - la acción humanala acción humana al darle un uso inadecuado, al darle un uso inadecuado,

poner peso excesivo para el cual no estaban poner peso excesivo para el cual no estaban diseñadas, por falta de mantenimiento o por construir diseñadas, por falta de mantenimiento o por construir de manera incorrecta y sin asesoramiento técnico.de manera incorrecta y sin asesoramiento técnico.

¿Por qué se dañan las ¿Por qué se dañan las construcciones?construcciones?

Entre los Entre los fenómenos naturalesfenómenos naturales que pueden que pueden afectar a una construcción podemos considerar afectar a una construcción podemos considerar : - : - fenómenos geológicosfenómenos geológicos (sismos, volcanes, (sismos, volcanes, deslizamientos de tierras y hundimientos) y a deslizamientos de tierras y hundimientos) y a los - los - fenómenos hidrometeorológicosfenómenos hidrometeorológicos(huracanes, lluvias torrenciales, desborde de (huracanes, lluvias torrenciales, desborde de ríos, e inundaciones).ríos, e inundaciones).

¿Por qué se dañan las ¿Por qué se dañan las construcciones?construcciones?

• Cuando los fenómenos producen Cuando los fenómenos producen fuerzas que fuerzas que alcanzan la resistencia de los materialesalcanzan la resistencia de los materiales (concreto, (concreto, acero, mampostería, madera) es cuando se dañan los acero, mampostería, madera) es cuando se dañan los elementos estructurales. También se puede sufrir elementos estructurales. También se puede sufrir daño si hay errores constructivos o de diseño, o la daño si hay errores constructivos o de diseño, o la calidad de los materiales no es la adecuada.calidad de los materiales no es la adecuada.

• El mismo problema se tiene si la cimentación no fue El mismo problema se tiene si la cimentación no fue adecuadamente diseñada para las adecuadamente diseñada para las características del características del terreno de apoyoterreno de apoyo, y para soportar las fuerzas que le , y para soportar las fuerzas que le transmite la estructura.transmite la estructura.

¿¿Qué son los Movimientos Qué son los Movimientos Gravitacionales?Gravitacionales?

Naturaleza de los Movimientos GravitacionalesNaturaleza de los Movimientos Gravitacionales

Corresponde a los movimientos en los cuales Corresponde a los movimientos en los cuales interviene la fuerza de gravedad. Forman parte interviene la fuerza de gravedad. Forman parte del ciclo natural del terreno ya que la erosión y del ciclo natural del terreno ya que la erosión y la gravedad actúan constantemente para la gravedad actúan constantemente para transportar materiales de las zonas más altas transportar materiales de las zonas más altas hacia abajo. hacia abajo.

Los deslizamientos de laderas, Los deslizamientos de laderas, desprendimientos de rocas y avalanchas son desprendimientos de rocas y avalanchas son algunos de los procesos geológicos más algunos de los procesos geológicos más comunes en la superficie de la Tierra. comunes en la superficie de la Tierra.

Factores que influyen en la estabilidad de las Factores que influyen en la estabilidad de las laderasladeras

Características del terreno Características del terreno Características litolCaracterísticas litolóógicasgicas Condiciones climáticasCondiciones climáticas Macizos rocosos con fallas y fracturas Macizos rocosos con fallas y fracturas ErosiónErosión Expansividad de las arcillas Expansividad de las arcillas Acciones antrópicas (intervención del hombre)Acciones antrópicas (intervención del hombre) La acción de otros factoresLa acción de otros factores: : Terremotos, Terremotos,

Huracanes, Estructuras cársticas, etc.Huracanes, Estructuras cársticas, etc.

Velocidad del MovimientoVelocidad del Movimiento

La velocidad del movimiento es relativa, ya La velocidad del movimiento es relativa, ya que esta depende de la naturaleza del medio en que esta depende de la naturaleza del medio en cuanto a lo que se refiere a:cuanto a lo que se refiere a:

• PendientePendiente• LitologLitologííaa• Agentes que intervienen en el movimiento Agentes que intervienen en el movimiento

(precipitaciones, viento, acci(precipitaciones, viento, accióón antrn antróópica, etc)pica, etc)

Si son moderados se construyen en la vaguada estructuras disipadoras

para evitar la incorporación de

Material del cauce

Durante tormentas con precipitaciones de

más de 50 mm/hora en épocas lluviosas de

años secos

Erosión o licuación de camadas superficiales

Demolición de masas rocosas muy fracturadas

Flujo de masa de barro

Flujo de bloques de roca y cantos rodados

Flujos rápidos

Anclaje de rocas y estructuras ancladas

Rotura repentina durante o después de tormentas con más de 100 mm/día, pero no

necesariamente

Durante la época

lluviosa

Deslizamiento a lo largo de discontinuidades planas

Similar a los deslizamientos planares y rotacionales

Desmoronamiento de bloques de roca (boulders)

Deslizamientos de cuñas o placas de roca

Deslizamiento de masas rocosas muy fracturadas

Caída de rocas

Deslizamientos estructurales de Masas rocosas

Lo anterior más subdrenaje con drenes horizontales o galerías

filtrantes Lo mismo con cambio de configuración del talud,

canales colectores., bermas en el pie y muros

de contención.

Rotura durante o después de

precipitaciones con más de 100 mm/día

Asentamientos del manto relativamente delgado sobre la superficie de la roca de fondo

Deslizamiento de suelos residuales o masa saprolítica, eventualmente con bloques de

roca

Deslizamientos planos o traslacionales

Deslizamientos rotacionales

Deslizamientos a lo largo de

superficies con cohesión y

fricción

Impermeabilización de la superficie y drenaje

superficial Movimiento constante acelerado durante la

época lluviosa

Corte hecho al pié de un "talud" durante la

época lluviosa

Movimientos lentos de rastreo, movilizando sólo una parte de la

resistencia al corte

Movimientos continuos de antiguos depósitos de laderas

Reptación por las camadas superficiales

Deslizamiento de "taludes"

Movimientos plásticos o

viscoso

COMO EVITARCUANDO OCURRE

COMO OCURRECLASE

DeslizamientosDeslizamientos

DeslizamientosDeslizamientos Se producen Se producen

deslizamientos cuando deslizamientos cuando capas enteras de terreno se capas enteras de terreno se mueven sobre el material mueven sobre el material firme que tienen por firme que tienen por debajo. En su movimiento debajo. En su movimiento siguen uno o vsiguen uno o váários planos rios planos de corte del terreno. La de corte del terreno. La imagen corresponde al imagen corresponde al deslizamiento ocurrido deslizamiento ocurrido recientemente en la recientemente en la carretera hacia Manabao. carretera hacia Manabao. Obsérvese la naturaleza de Obsérvese la naturaleza de las litologías presente.las litologías presente.


Otra vista parcial del Otra vista parcial del deslizamiento dedeslizamiento de

Manabao. AquManabao. Aquíí el el movimiento de tierra movimiento de tierra que actualmente se que actualmente se ejecuta con la ejecuta con la finalidad de liberar la finalidad de liberar la carretera. Al pie del carretera. Al pie del deslizamiento corren deslizamiento corren las aguas del Rio las aguas del Rio Yaque del Norte.Yaque del Norte.

DeslizamientosDeslizamientos Movimiento de Tierra

(Prééstamo) desarrollado sin criterio téécnico el cual ha inducido a la creación de un deslizamiento en cadena. Deslizamiento en la autopista Duarte 22 km antes de llegar a Santiago.


Vista lateral del deslizamiento en la carretera de Ocoa, aquí se puede observar el efecto de la tectónica como ha causado dadañños a lo largo de la pendienteos a lo largo de la pendiente y forma parte de los factores que disparan el deslizamiento

DeslizamientosDeslizamientosOtra manifestación de los movimientos son los Flujos de Tierra que se producen debido a las caracteríísticas del suelo y la pendiente. El factor que juega un importante papel es el agua.

Esta foto corresponde al pie de monte del deslizamiento en la carretera de Ocoa, especificamente en el valle del ríío


Efectos del deslizamiento en la carretera, se puede observar (izquierda) el desplazamiento provocado y como el palo de luz se ha basculado, (derecha) se observa parte del frente del deslizamiento a la altura de la carretera


Situación actual de la carretera de Puerto Plata donde colapsaron varias viviendas con la flecha roja se seññala un segundo movimiento posible (escarpe).

DeslizamientosDeslizamientos Muro frontal de la Muro frontal de la

vivienda que se vivienda que se encuentra basculado encuentra basculado hacia adelante como hacia adelante como consecuencia de los consecuencia de los efectos de empuje efectos de empuje que provoca el que provoca el deslizamiento deslizamiento


Colapso de un Colapso de un fragmento de la fragmento de la carretera Turcarretera Turíística stica hacia Puerto Platahacia Puerto Plata

DesprendimientosDesprendimientos

Los desprendimientos son Los desprendimientos son fragmentos de roca que se fragmentos de roca que se separan de un talud y caen separan de un talud y caen saltando por el aire en saltando por el aire en buena parte de su recorrido. buena parte de su recorrido.

Tipologia de los DesprendimientosTipologia de los Desprendimientos

Tipologia de los DesprendimientosTipologia de los Desprendimientos

Vuelco por Flexion

Vuelco de Bloques

Vuelco Mixto


Al pie del talud aparecen fragmentos de bloques aislados combinados Al pie del talud aparecen fragmentos de bloques aislados combinados con material terrigeno. Carretera hacia Banica.con material terrigeno. Carretera hacia Banica.


La caLa caíída de bloques o da de bloques o

desprendimientos estdesprendimientos estááfundamentalmente asociada a los fundamentalmente asociada a los afloramientos rocosos que afloramientos rocosos que exponen sus secuencias exponen sus secuencias interestratificadas con mucha interestratificadas con mucha variacivariacióón en cuanto a la n en cuanto a la competencia de las rocas. (dureza, competencia de las rocas. (dureza, compactacicompactacióón, etc.) Carretera a n, etc.) Carretera a Banica.Banica.

Derrumbes o DesplomesDerrumbes o Desplomes

Se entiende por Desplome o Derrumbe el Se entiende por Desplome o Derrumbe el deslizamiento hacia abajo de una masa de o deslizamiento hacia abajo de una masa de o una unidad material no consolidado que se una unidad material no consolidado que se mueve como una unidad a lo largo de una mueve como una unidad a lo largo de una superficie curva, conforme se produce el superficie curva, conforme se produce el movimiento se crea un escarpe.movimiento se crea un escarpe.


Zona de rotura o frente del Derrumbe

En la foto se puede observar el colapso parcial de la carretera Los Blancos en la region Sur. Aqui se produjo un derrumbe, hoy se encuentra restaurada.

Derrumbes o DesplomesDerrumbes o DesplomesDerrumbe producido en la carretera TurTuríísticastica de Puerto Plata, se puede observar donde la flecha el escarpe que se esta desarrollando.


Derrumbe en proceso de formaciDerrumbe en proceso de formacióón en la carretera hacia Pedro Garcia entre n en la carretera hacia Pedro Garcia entre Santiago y la carretera Turistica. Esta Santiago y la carretera Turistica. Esta áárea puede verse afectada en sus inicios rea puede verse afectada en sus inicios por un derrumbe y posteriormente por un deslizamientopor un derrumbe y posteriormente por un deslizamiento


Derrumbe ocurrido en la carretera Canca La Reina aqui se puede observar el desarrollo del escarpe

AVALANCHASAVALANCHAS

Son movimientos Son movimientos muy rápidos de muy rápidos de una masa de una masa de tierra, fragmentos tierra, fragmentos de roca o de roca o derrubios que derrubios que desciende de una desciende de una ladera o cae de un ladera o cae de un escarpeescarpe


La experiencia de Jimani dejLa experiencia de Jimani dejóó claro la vulnerabilidad que claro la vulnerabilidad que desarrollan algunos sectores dadas desarrollan algunos sectores dadas sus caracteristicas geologicas y la sus caracteristicas geologicas y la llegada de un evento llegada de un evento hidrometeorolhidrometeorolóógico no esperadogico no esperado

Mapas de Procesos ActivosMapas de Procesos Activos

efectos del agua sobre las rocas y los suelos. maría...

Documents