suelos-residuales.pdf
- 1. ESTABILIDAD DE TALUDES SUELOS RESIDUALES Ing. MSc. JOSE ALBERTO RONDON Ing. MSc. LUZ MARINA TORRADO G.
- 2. SUELOS RESIDUALES Introducción Se le denomina suelo residual a un suelo derivado por la meteorización y descomposición de la roca in situ, el cual no ha sido transportado de su localización original. Los suelos residuales son el producto de la METEORIZACIÓN en el sitio de las formaciones rocosas. En algunas ocasiones algunas formaciones de suelos aluviales que han sido meteorizados su comportamiento puede asimilarse a la de los suelos residuales.
- 3. SUELOS RESIDUALES Introducción Los suelos residuales comúnmente se les encuentra acompañados por coluviones y un gran porcentaje de movimientos de laderas de suelos residuales están relacionados con inestabilidad de coluviones. RESULTADO UN PERFIL compuesto por materiales hetereogéneos que van desde la roca sana hasta un suelo completamente meteorizado y a coluviones.
- 5. HORIZONTES DE UN SUELO RESIDUAL
- 6. COMPORTAMIENTO GEOTÉCNICO DE LOS HORIZONTES DE UN SUELO RESIDUAL
- 7. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES 1) No pueden considerarse aislados del perfil de meteorización, del cual son solamente una parte componente. Para la definición de su comportamiento y su posibilidad de ocurrencia en deslizamientos las características del perfil pueden ser mas importantes que las propiedades del material. 2) Son materiales muy hetereogéneos y difíciles de muestrear y ensayar. 3) Usualmente se encuentran en estado húmedo no saturado, dificultad para evaluar su resistencia al corte. 4) La mayoría de veces poseen zonas de alta permeabilidad haciéndolos susceptibles a cambios rápidos de humedad y saturación.
- 8. METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACI ÓN Tomado textualmente de Suarez, Díaz Jaime
- 9. METODOLOGÍ A PARA LA CARACTERIZA CIÓN Tomado textualmente de Suarez, Díaz Jaime
- 10. TIPOS DE DESLIZAMIENTOS EN SUELOS RESIDUALES SUPERFICIAL BLOQUE COLUVION SOMERO COLUVION PROFUNDO
- 11. TIPOS DE MINERALES EN LOS SUELOS RESIDUALES MATERIAL DE ORIGEN MINERALES RESULTANTES Roca cristalina Caolinita Oxido de hierro Oxido de aluminio Roca Volcánica Montmorillonita Aloisita Esmectita Oxido de hierro Oxido de aluminio
- 12. ETAPAS DEL PROCESO DE METEORIZACIÓN Se abren las discontinuidades La roca se parte Se presentan disminución en la permeabilidad y la cohesal sión La es un silicato y el producto de la reacción es una arcilla Es ocasionada por procesos químicos y biológicos. Se incrementan el contenido de arcilla y de suelo. Se presenta disminución en la fricción Se incrementan los óxidos de hierro y aluminio, los cuales cementan las partículas y aumentan la cohesión. En las rocas ígneas : procesos químicos. En rocas sedimentarias: procesos físicos: Cuando la meteorización es incipiente los bloques son grandes y controlan en parte el comportamiento del talud, pero a medida que se hace más intensa el factor más importante es la resistencia del suelo meteorizado que actúa como matríz de los bloques independientes. DESCOMPOSICIÓN DE LAS ROCAS OXIDACIÓN Y RECEMENTACIÓN DESINTEGRACIÓN DE LAS ROCAS
- 13. FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE METEORIZACIÓN CLIMA Ejerce una influencia grande en la meteorización especialmente la humedad relativa y la temperatura. La influencia de estos factores se puede determinar por la siguiente ecuación: 𝑵 = 𝟏𝟐𝑬𝑱 𝑷𝒂 Donde: EJ: Evaporación mes de enero (mas cálido) Pa : Lluvia anual N = 5 TRANSICION EN LAS CONDICIONES CALIDA SUBHUMEDAS EN LAS CUALES PREDOMINA LA METEORIZACIÓN QUIMICA Y CONDICION CALIENTE EN LA QUE PREDOMINA LA METEORIZCION FISICA. N < 5 GRANDES ESPESORES DE SUELO RESIDUAL
- 14. FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE METEORIZACIÓN CLIMA En zonas tropicales en donde la superficie de la tierra está cubierta de vegetación densa Infiltración y retención de agua. Lluvias fuertes Profundidades de meteorización grandes En climas secos o áridos. En zonas tropicales montañosas con poca vegetación y pendientes altas No hay infiltración del agua. La meteorización química es subsuperficial y lenta Predominio de meteorización de tipo mecánica
- 15. FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE METEORIZACIÓN OTROS FACTORES Frecuencia o espaciamiento de las discontinuidades que afectan el proceso. Plantas y organismos vivos ( bacterias), los cuales ayudan al proceso de meteorización química. La topografía, en las zonas de alta montaña predominan proceso de meteorización mecánica por los alivios de las geopresiones, cambios de temperatura, procesos de humedicimiento y secado.
- 16. ¿CÓMO MEDIR EL GRADO DE METEORIZACIÓN ? ARENOSIDAD: Midiendo la facilidad con que se puede cortar o gravar, utilizando un cuchillo o puntilla. (ensayo de arenosidad) GRADO DE DESCOMPOSICIÓN ARENOSIDAD RECONOCIMIENTO FRESCO DURO NO PUEDE SER CORTADO POR UN CUCHILLO NI GRAVADO POR LA PUNTILLA MODERADO ARENOSO PUEDE SER CORTADO POR UN CUCHILLO OGRAVADO POR LA PUNTILLA ALTO DESLEZNABLE NO PUEDE SER DESMORONADO A FRAGMENTOS DE LIMO CON LAS MANOS COMPLETO BLANDO PUEDE SER MOLDEADO FACILMENTE CON LAS MANOS
- 17. ¿CÓMO MEDIR EL GRADO DE METEORIZACIÓN ? MARTILLO DE SCHMIDT: Se usa para evaluar en campo el grado de meteorización. Mide el rebote de un pistón metálico cargado con un resorte que se golpea contra la superficie de roca, El rebote es un índice de la resistencia a la compresión y corte por medio de una carta de calibración.
- 18. ¿CÓMO MEDIR EL GRADO DE METEORIZACIÓN ?
- 19. ¿CÓMO MEDIR EL GRADO DE METEORIZACIÓN ? ÍNDICE MICROPETROGRÁFICO: Mide el grado de descomposición, determinando los porcentajes de materiales inalterados y alterados utilizando una magnificación de 100 veces, utilizando la siguiente ecuación 𝐼𝑀𝑃 = % 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 % 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝐼𝑀𝑃 = % ( 𝑞𝑢𝑎𝑟𝑧𝑜´𝑓𝑒𝑙𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑡𝑜𝑠 𝑖𝑛𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 + 𝑏𝑖𝑡𝑖𝑡𝑎 𝑖𝑛𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎) %( 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 + 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠 + 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑔𝑟𝑖𝑒𝑡𝑎𝑠)
- 20. EJEMPLO DE ÍNDICE MICROPETROGRÁFICO DE UN GRANITO
- 21. MICROESTRUCTURA DE UN SUELO RESIDUAL Incluye la microfábrica, la composición y las fuerzas entre partículas Textura Orientación entre partículas, cementación y contacto Arreglo elemental de las partículas Arcillas (Desordenados, paralelos o racimos) Granulares (agrupación de partículas con contactos limpios o cubiertos) Ensamble Como interactúa una partícula con otra, presupone una matriz, la cual puede ser arcillosa o granular. Fabrica Sistema continuo Sistema embebido por una matriz Sistema soportado por una red de bloques
- 22. ESTRUCTURA DE UN SUELO RESIDUAL Juntas o diaclasas Abiertas o cerradas Material de relleno Formas familias, bloques inestable Foliaciones Paralelas de baja cohesión Direcciones de debilidad parecidas a las diaclasas Estratificación Cambios de material Débiles en cambios bruscos de material Fallas Zonas de debilidad Superficies débiles Intrusiones Intrusiones de materiales
- 23. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES Resistencia al cortante: La estabilidad de los suelos residuales muy meteorizados se pueden analizar utilizando las teorías tradicionales de la mecánica de suelos, con cierto grado de confiabilidad; sin embargo a medida que se profundiza en el perfil las propiedades de los materiales cambian sustancialmente. Las muestras de roca son difíciles de muestrear y las muestras de tamaño para ensayos de laboratorio generalmente, dan estimativos muy pobres de la resistencia al cortante y de la permeabilidad.
- 24. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES Variación de la resistencia al cortante: La cohesión y la fricción entre las partículas o bloques varían bastante de acuerdo al tipo de suelo, contenido de minerales, tamaño y forma de las partículas, humedad, presión de poros y la historia de la formación del material. Cuando ha ocurrido anteriormente un movimiento, la cohesión y la fricción disminuyen generalmente cerca de las superficies de falla o fractura.
- 25. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES El comportamiento y la resistencia al corte de los suelos residuales dependen de: a. La naturaleza de la roca original. b. La mineralogía y microfábrica derivada de los procesos de meteorización física y química. c. El grado de saturación y los cambios inducidos por modificaciones del contenido de humedad. d. La presencia, orientación, espaciamiento, persistencia e imperfecciones de las discontinuidades heredadas, junto con la naturaleza de los rellenos o coberturas. e. La presencia, forma y distribución de material de roca menos meteorizada en forma de bloques o bandas dentro de la matriz más fuertemente meteorizada.
- 26. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES La cohesión: es una propiedad determinante en el comportamiento de un suelo residual. En suelos no saturados hay una cohesión aparente, la cual es el producto de las presiones negativas en el agua de poros, la cual desaparece por saturación, en muchos casos, la cohesión es debida a la cementación de productos precipitados. La cohesión generalmente, no es continua a lo largo de una superficie y desaparece con frecuencia por la abertura de las discontinuidades debidas a la presión de poros.
- 27. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS RESIDUALES Angulo de fricción: El valor del ángulo de fricción interna de los materiales disminuye con el avance del proceso de meteorización. La envolvente de falla: En los suelos residuales la envolvente de falla puede tener una forma no lineal, especialmente en el rango de presiones bajas.
- 28. PERFILES DE METEORIZACION Y DESLIZAMIENTOS DE LOS TALUDES EN ALGUNOS SUELOS RESIDUALES LUTITAS Y ARENISCAS: Muy presentado en Colombia Intercalaciones de rocas permeables e impermeables
- 29. DESLIZAMIENTOS PRESENTADOS EN INTERCALACIONES DE ARCILLOLITAS Y ARENISCAS CON ESTRATIFICACIÓN HORIZONTAL
- 30. PERFILES DE METEORIZACION Y DESLIZAMIENTOS DE LOS TALUDES EN ALGUNOS SUELOS RESIDUALES CALIZAS Mezcla heterogénea de materiales duros y blandos
- 31. PERFILES DE METEORIZACION Y DESLIZAMIENTOS DE LOS TALUDES EN ALGUNOS SUELOS RESIDUALES ORIGEN VOLCÁNICO - ANDESITA
- 32. FALLAS EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO - ANDESITA
- 33. FALLAS EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO - ANDESITA
- 34. FALLAS EN SUELOS ALUVIALES Se presentan fallas casi verticales , presencia de grietas de tensión, y falla de volteo