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

“EFECTOS DEL AGUA SOBRE LAS ROCAS Y LOS SUELOS” Preparado por: Ing. María Calzadilla Santo Domingo, D.N. 2005

CONCEPTOS Ciclo del Agua Hidrología

Hidrogeología

Fenómenos Hidrometeorológicos

CONCEPTOS Mineral

Roca

Geología

Suelo

CONCEPTOS Mineral un mineral es un sólido natural e inorgánico que posee una composición química característica y un ordenamiento atómico tridimensional y sistemático. Roca agregado mineral formado bajo determinadas condiciones físico – ambientales. Suelo Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica.

CONCEPTOS Roca se clasifican en tres grupos: Rocas Sedimentarias Rocas Ígneas Rocas Metamórficas

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

Riolitas

Granito

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

Conglomerado

Yeso

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

Mármol

Cuarcita

Propiedades físicas de las Rocas Mineralogía Densidad Porosidad Contenido de Agua Peso Volumétrico Alteración

Meteorización Meteorización significa destrucción de las rocas sin remoción de partículas. Se lleva a cabo por fenómenos físicos, químicos y bioquímicos. Se conoce tres tipos de meteorización La meteorización mecánica depende fuertemente de fuerzas que pueden destruir las rocas en una forma mecánica. Los más importantes serían: a) cambio de la temperatura b) meteorización por helada c) meteorización por hidratación y/o cristalización de sales La meteorización química incluye todos los procesos con apoyo químico

a) oxidación b) reducción c) hidrólisis

CONCEPTOS Suelos: Es la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica. La naturaleza física del suelo está determinada por la proporción de partículas de varios tamaños.

CONCEPTOS Suelo El término suelo se usa en más de un sentido. Para el ingeniero es sinónimo de regolita, o sea, el agregado suelto de todos los materiales que se encuentran por encima de la roca. La regolita puede tener varios cientos de metros de espesor o puede faltar por completo. Las partes superiores de la regolita, a las que se han incorporado sustancias orgánicas y que están más o menos modificadas biológicamente constituyen el suelo. Sin embargo, los ingenieros extienden la denominación de suelo a todo el material de la regolita.

Formación del Suelo

El Suelo en función de: Material parental Aluviales: También conocido como fluvial, ubicados a lo largo de la hoya hidrográfica, su agente formador es el rió, posee una textura heterogénea, una forma mas o menos esférica y su disposición tiende a la imbricación. Coluviales : Material que se forma al pie de un cerro, su textura es heterogénea, sus formas son angulosas y subangulosas y su disposición es anárquica Eólicos : Material producido por la acción del viento, su forma es homogénea y su disposición es masiva Volcánicos : Material formado tras erupciones volcánicas, su forma es muy heterogénea, su forma es irregular y su disposición errática y caótica. Otros.

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

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

Problemática de los Suelos •

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Los suelos arcillosos expansivos tienen la característica de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones del subsuelo sobre el cual se apoya la cimentación, debidos a cambio de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes. Las arcillas expansivas pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados Silicatos y se clasifican dentro del grupo de los Filosilicatos. Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrir Hinchamiento o Procesos de Expansividad son los pertenecientes al Grupo de las Esmectitas

Grupo de las Esmectitas (Arcillas expansivas representativas)

Montmorillonita

nontronita

saponita

¿Por qué se dañan las construcciones? •

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

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El daño en estructuras puede ser causado por: - fenómenos naturales, - la acción humana al darle un uso inadecuado, poner peso excesivo para el cual no estaban diseñadas, por falta de mantenimiento o por construir de manera incorrecta y sin asesoramiento técnico.

¿Por qué se dañan las construcciones? Entre los fenómenos naturales que pueden afectar a una construcción podemos considerar : - fenómenos geológicos (sismos, volcanes, deslizamientos de tierras y hundimientos) y a los - fenómenos hidrometeorológicos (huracanes, lluvias torrenciales, desborde de ríos, e inundaciones).

¿Por qué se dañan las construcciones? •

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

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

¿Qué son los Movimientos Gravitacionales?

Naturaleza de los Movimientos Gravitacionales Corresponde a los movimientos en los cuales interviene la fuerza de gravedad. Forman parte del ciclo natural del terreno ya que la erosión y la gravedad actúan constantemente para transportar materiales de las zonas más altas hacia abajo. Los deslizamientos de laderas, desprendimientos de rocas y avalanchas son algunos de los procesos geológicos más comunes en la superficie de la Tierra.

Factores que influyen en la estabilidad de las laderas        

Características del terreno Características litológicas Condiciones climáticas Macizos rocosos con fallas y fracturas Erosión Expansividad de las arcillas Acciones antrópicas (intervención del hombre) La acción de otros factores: Terremotos, Huracanes, Estructuras cársticas, etc.

Velocidad del Movimiento

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La velocidad del movimiento es relativa, ya que esta depende de la naturaleza del medio en cuanto a lo que se refiere a: Pendiente Litología Agentes que intervienen en el movimiento (precipitaciones, viento, acción antrópica, etc)

Movimientos plásticos o viscoso

CLASE

COMO OCURRE

CUANDO OCURRE

COMO EVITAR

Reptación por las camadas superficiales

Movimientos lentos de rastreo, movilizando sólo una parte de la resistencia al corte

Movimiento constante acelerado durante la época lluviosa

Impermeabilización de la superficie y drenaje

Deslizamiento de "taludes"

Deslizamientos a lo largo de superficies con cohesión y fricción

Deslizamientos planos o traslacionales Deslizamientos rotacionales

Movimientos continuos de antiguos depósitos de laderas 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

Corte hecho al pié de un "talud" durante la época lluviosa

Rotura durante o después de precipitaciones con más de 100 mm/día

superficial

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

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de contención Deslizamientos estructurales de Masas rocosas

Deslizamientos de cuñas o placas de roca Deslizamiento de masas rocosas muy fracturadas Caída de rocas

Flujo de masa de barro Flujos rápidos

Flujo de bloques de roca y cantos rodados

Deslizamiento a lo largo de discontinuidades planas Similar a los deslizamientos planares y rotacionales

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

Desmoronamiento de bloques de roca (boulders)

Durante la época lluviosa

Erosión o licuación de camadas superficiales Demolición de masas rocosas muy fracturadas

Durante tormentas con precipitaciones de más de 50 mm/hora en épocas lluviosas de años secos

Anclaje de rocas y estructuras ancladas

Si son moderados se construyen en la vaguada estructuras disipadoras para evitar la incorporación de Material del cauce

Deslizamientos

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

Deslizamientos Otra vista parcial del deslizamiento de Manabao. Aquí el movimiento de tierra que actualmente se ejecuta con la finalidad de liberar la carretera. Al pie del deslizamiento corren las aguas del Rio Yaque del Norte.

Deslizamientos Movimiento de Tierra (Préstamo) desarrollado sin criterio técnico el cual ha inducido a la creación de un deslizamiento en cadena. Deslizamiento en la autopista Duarte 22 km antes de llegar a Santiago.

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

Deslizamientos Otra manifestación de los movimientos son los Flujos de Tierra que se producen debido a las características 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 río

Deslizamientos

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

Deslizamientos

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

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

Deslizamientos Colapso de un fragmento de la carretera Turística hacia Puerto Plata

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

Tipologia de los Desprendimientos

Tipologia de los Desprendimientos

Tipologia de los Desprendimientos

Vuelco de Bloques

Vuelco por Flexion

Vuelco Mixto

Desprendimientos

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

Desprendimientos La caída de bloques o desprendimientos está fundamentalmente asociada a los afloramientos rocosos que exponen sus secuencias interestratificadas con mucha variación en cuanto a la competencia de las rocas. (dureza, compactación, etc.) Carretera a Banica.

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

Derrumbes o Desplomes

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 Desplomes Derrumbe producido en la carretera Turística de Puerto Plata, se puede observar donde la flecha el escarpe que se esta desarrollando.

Derrumbes o Desplomes

Derrumbe en proceso de formación en la carretera hacia Pedro Garcia entre Santiago y la carretera Turistica. Esta área puede verse afectada en sus inicios por un derrumbe y posteriormente por un deslizamiento

Derrumbes o Desplomes

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

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

AVALANCHAS La experiencia de Jimani dejó claro la vulnerabilidad que desarrollan algunos sectores dadas sus caracteristicas geologicas y la llegada de un evento hidrometeorológico no esperado

AVALANCHAS

Mapas de Procesos Activos