tema 5. mov. verticales

GRADO EN INGENIERA CVIL RIESGOS GEOLGICOS

TEMA 5.MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO

PROFESOR: RAFAEL PARRA SALMERN

DEPARTAMENTO DE GEOLOGA

UNIVERSIDAD DE JAN

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO INDICE

Riesgos asociados a rocas solubles: El karst. Riesgos geomecnicos:

Subsidencias. Hundimientos.

Riesgos hidrogeolgicos. Evaluacin, prediccin, prevencin. y correccin. Arcillas expansivas. Halocinesis. Otras causas de subsidencias y hundimientos.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO RIESGOS ASOCIADOS A ROCAS SOLUBLES: EL KARST

Con el nombre de karst, se conoce a una forma de relieve originada por

meteorizacin qumica de determinadas rocas, como la caliza, doloma, yeso, etc., compuestas por minerales solubles en agua.

Las reacciones que se producen son: Disolucin del dixido de carbono:

CO2 + H2O H2CO3 Disociacin acuosa del cido carbnico:

H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3- Ataque cido de carbonatos ("calcreos"):

H3O+ + CaCO3 Ca2+ + HCO3- + H2O Ecuacin de balance:

CO2 + H2O + CaCO3 Ca2+ + 2 HCO3-


El karst ha sido tradicionalmente abordado desde diversas concepciones: 1. Geomorfologa (genera unas formas muy caractersticas):

Morfologa superficial. Estructura subterrnea.

2. Espeleologa (genera huecos accesibles). 3. Hidrogeologa (genera una red hdrica subterrnea). Globalmente considerado, el macizo rocoso esta formado por:

CARBONATOS (calizas y dolomas). YESO, SALES.

Los materiales que forman los macizos karsticos: Sedimentos (terra rossa exterior). Rellenos detrticos de cuevas y espeleotemas, aire y agua.


EL KARST. Es un sistema abierto en continua evolucin en el tiempo y en el espacio,

en equilibrio.


ESPELEOTEMAS: FORMACIN DE CAVIDADES (ESTALACTITAS Y ESTALAGMITAS)


LAPIAZ. Se trata de una formacin krstica originada por la disolucin que ejercen

las aguas de arroyada. Son surcos (su escala puede ser milimtrica o mtrica) separados por aristas ms o menos cortantes.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO KARST: RIESGOS GEOMECNICOS

ASIENTOS: Se presentan en lapiaz cubierto como respuesta a la presencia

de cargas puntuales sobre el terreno, la diferencia de capacidad de carga de los materiales karsticos y los sedimentos provocan asientos diferenciales.

SUBSIDENCIAS: Es un descenso lento y paulatino del suelo, se producen cuando existe una cobertera potente del suelo no aflorando los materiales karstificados.

HUNDIMIENTOS: Es un movimiento brusco en la vertical, mas o menos puntual, de una porcin del terreno, a la forma resultante del proceso se la denomina dolina.


ASIENTOS


SUBSIDENCIAS


DOLINAS. Son las formas resultantes de los procesos de hundimiento y

representan el riesgo karstico ms importante. Las dimensiones oscilan entre el orden mtrico y el hectomtrico. A efectos geomecnicos existen dos tipos bsicos de dolinas:

Las generadas por hundimiento de una cavidad subyacente (colapso).

Las formadas por prdida gradual de los materiales que las conforman (disolucin y subsidencia).


DOLINAS


DOLINAS DE COLAPSO


DOLINA DE COLAPSO


FACTORES QUE CONDICIONAN LOS RIESGOS GEOMECNICOS:

Factores Litolgicos. Factores Estructurales. Factores Hidrogeolgicos y Climticos. Factores Geomecnicos S.S. Factores Sismotectnicos. Factores Antrpicos.


PROCESOS DESENCADENANTES DE LOS RIESGOS GEOMECNICOS:

Extraccin de agua y descenso del nivel fretico. Vibraciones producidas por voladuras. Deforestacin de regiones krsticas. Obstruccin y relleno de dolinas para fines agrcolas y su posterior

desestabilizacin. Puesta en regado de Karsts cubiertos.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO EVALUACIN DE RIESGOS GEOMECNICOS

Los procesos de evaluacin de los riesgos geomecnicos en el karts

comprenden las siguientes etapas: Cartografa geomorfolgica del Karst. Estudios hidrogeolgicos:

Estudios hidrodinmicos. Hidroqumica.

Microgravimetra para la deteccin de vacos a poca profundidad.


CARTOGRAFA GEOMORFOLGICA DEL KARST


ESTUDIO HIDRODINMICO DEL KARST


HIDROQUMICA DE UN KARST


MICROGRAVIMETRA PARA LA DETECCIN DE HUECOS.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO PREVENCIN-CORRECCIN DE RIESGOS GEOMECNICOS

Uso adecuado del territorio (basado en los estudios de evaluacin). Relleno de cavidades (estables / activas). Introduccin de agua (elevacin del nivel fretico). Inyecciones de material (cemento).

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO

KARST: RIESGOS HIDROGEOLGICOS

NATURALES:

Inundaciones en poljes y reactivacin de valles secos. Explosiones o erupciones de agua y/o aire.

INDUCIDOS: Golpes de agua en minas a cielo abierto o subterrneas. Fugas en presas localizadas en terrenos krsticos. Contaminacin de acuferos. Vertidos en simas. Procesos de intrusin marina. Contaminacin hidroqumica de embalse.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO

KARST: RIESGOS HIDROGEOLGICOS

POLJES. Son depresiones alargadas de fondo horizontal enmarcadas por

vertientes abruptas. Estn recorridos total o parcialmente por corrientes de agua, que desaparecen sbitamente por sumideros o pozos y continan circulando subterrneamente.

Se trata de redes de cuevas que funcionan como drenaje natural para cuencas, sustituyendo a las redes de drenaje superficiales y que no tienen ninguna otra salida exterior de agua.

Cuando aumenta el caudal supone un riesgo importante de inundacin.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO KARST: RIESGOS HIDROGEOLGICOS

Los poljes tienen un origen diverso, en general mixtas lito-estructurales,

con un fondo plano relleno de material aluvial-coluvial o residual de la disolucin.

Pueden tener surgencias o sumideros (ponor), y tambin cavidades que actan indistintamente como ambos; todos ellos controlan el desarrollo de redes fluviales autctonas o alctonas.

El nivel fretico est prximo a la superficie, por lo cual los poljs sufren inundaciones estacionales, salvo las pequeas colinas que destacan de su fondo (hums).

Generalmente existen condiciones propicias para el desarrollo de la agricultura debido al profundo espesor de los suelos, al fondo plano y a la presencia relativamente cercana del nivel de las aguas subterrneas por lo que frecuentemente son puntos donde se establece la poblacin.


POLJE


POLJE DE ZAFARRAYA


SUMIDERO O PONOR


INUNDACIONES EN EL POLJE DE ZAFARRAYA (1966)

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO RIESGOS LIGADOS A LAS ARCILLAS EXPANSIVAS

ARCILLAS EXPANSIVAS. Son aquellas que presentan cambios de volumen con los cambios de

humedad. Cuando la arcilla se humedece sufre fuerte expansin, aumenta de

volumen, y puede producir daos considerables en cimentaciones sobre todo en climas de largos o intermitentes perodos de humedad, debido a los cambios de volumen con los cambios de humedad.

Un 32% de las formaciones geolgicas que constituyen el territorio espaol contienen arcillas con capacidad expansiva.

Un 67% del mismo se encuentra bajo condiciones climticas en que esa capacidad puede manifestarse.


CONDICIONES PARA LA MANIFESTACIN DE LA EXPANSIVIDAD: 1.-El suelo debe contener minerales arcillosos capaces de experimentar

cambios de volumen. 2.-Deben producirse cambios importantes en la humedad de los mismos

para que esa capacidad pueda desarrollarse. Los minerales arcillosos se caracterizan por su capacidad para hidratarse y

desecarse, se produce un hinchamiento intracristalino. Capa activa: normalmente hasta los 3 m de profundidad Las arcillas expansivas estn constituidas por filosilicatos:

Arcillas esmectitas. Vermiculita Haloysita


LOS FACTORES QUE DESENCADENAN EL POTENCIAL EXPANSIVO DE UN

SUELO SON: Variaciones de humedad: hidratacin/desecacin. Humectacin rpida del terreno producida con el riego de jardines. Crecimiento de rboles en climas hmedos (bulbo de desecacin en

las proximidades de las races). Desecacin por calefacciones y hornos industriales. El mximo riesgo de expansividad se produce en climas no

excesivamente ridos (secos a semiridos).


CONSECUENCIAS DE LOS CAMBIOS DE VOLUMEN DE LOS SUELOS

ARCILLOSOS: Deterioro de taludes (laderas y terraplenes): Interseccin de drenajes. Rotura de conducciones. Ruina de muros. Deformacin de pavimentos, soleras y aceras. Distorsin de cimentaciones. Agrietamiento de estructuras.

Las presiones que pueden desarrollar los suelos expansivos llegan a superar los 10 Kp/cm2.

Incrementos de volumen que alcanzan valores de hasta el 10%.


SUELOS ARCILLOSOS: BAJA RESISTENCIA, ALTA COMPRESIBILIDAD, BAJA PERMEABILIDAD,

EXPANSIVIDAD


IDENTIFICACIN DE LOS SUELOS CON EXPANSIVIDAD: Mediante ensayos de laboratorio:

Refraccin de rayos X. Anlisis trmico diferencial. Permiten determinar el contenido en montmorillonta.

Ensayos geotcnicos y mineralgicos. Reconocimiento de visu.

MEDIDAS CORRECTORAS DE DAOS POR EXPANSIVIDAD: Criterios generales:

Evitar o en su caso estabilizar los suelos expansivos. Impedir las transferencias de humedad. Minimizar el efecto de las inestabilidades mediante estructuras.


MEDIDAS CONCRETAS DE MEJORA: Barreras para evitar la humedad:

Membranas impermeables verticales. Membranas horizontales. Pavimentos perimetrales.

Medidas constructivas Elementos de cimentacin que transmitan la mayor carga posible al

terreno. En suelos muy expansivos la cimentacin debe emplazarse bajo la

capa activa (mediante pilotes o pozos).

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO LAS ARCILLAS EXPANSIVAS EN ESPAA

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO HALOCINESIS (DIAPIRISMO)

HALOCINESIS. (DIAPIRISMO). Son estructuras geolgicas intrusivas, formadas por masas de evaporitas

(sales, anhidrita y yeso) que, procedentes de niveles estratigrficos muy plsticos(sobre todo del Keuper).

Sometidas a gran presin, ascienden por las capas sedimentarias de la corteza terrestre, atravesndolas y deformndolas, en un lento proceso medible en millones de aos que se conoce como diapirismo.

Adquieren forma de cilindro, seta o gota y suelen ser de gran tamao (de cientos de metros a 3 km de dimetro en seccin horizontal).


HALOCINESIS O DIAPIRISMO. Es el proceso de ascensin de una roca poco densa y plstica a travs de

rocas suprayacentes ms densas y recientes. Sometida a presiones elevadas, la materia sedimentaria ms ligera

penetra en las fracturas de la capa superior, ms densa, la atraviesa y al salir de ella por extrusin, se expande hacia arriba y lateralmente, formando un diapiro.

Causas: Plasticidad y diferencia de densidad. Procesos relacionados: Transformacin Anhidrita Yeso que implica un

aumento de volumen de 1,6 veces (hasta 150 m de profundidad).


ESTRUCTURAS RESULTANTES:

Domos salinos cuando las masas de sales deforman los sedimentos suprayacentes pero no llegan a intrurlos.

Diapiros cuando los materiales salinos de menor densidad penetran a travs de las capas sedimentarias ms modernas llegando en algunas ocasiones a aflorar en superficie.

Sinclinales de hundimiento generados normalmente por procesos de disolucin de sales.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO DIAPIRISMO EN ESPAA

DIAPIRISMO EN ESPAA. En Espaa existen poblaciones como Cabezn de la Sal en Cantabria que

se asientan sobre diapiros salinos aflorantes y que fueron explotados comercialmente en el pasado.

Otras como Peralta y Caparroso en Navarra tuvieron que cambiar su emplazamiento a otros con suelos ms estables debido a los procesos de subsidencia que producen este tipo de estructuras halocinticas.

Algunos diapiros continan su explotacin minera, como el de Pinoso en Alicante del que se extraen 700 000 tm. anuales.

Otros despus de abandonada la explotacin minera tiene un atractivo turstico como la montaa de sal de Cardona.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO DIAPIRISMO EN ESPAA

DIAPIRISMO EN ESPAA:

Generalizado: sedimentos cuaternarios con yesos muy abundantes en Espaa se trata de un diapirismo somero.

Pirineos: relacionado con procesos tectnicos activos muy recientes. Bticas: en relacin con sedimentos de edad trisica y que en

general son procesos diapiricos poco importantes.

TEMA 5. MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO OTRAS CAUSAS DE SUBSIDENCIAS Y HUNDIMIENTOS

SUBSIDENCIA NATURAL:

Ligada al karst. Procesos de compactacin. Descenso del nivel fretico. Procesos tectnicos. Licuefaccin. Vulcanismo (tiene efectos muy locales).

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