rocosos

Comportamiento de los suelosformados a partir de lutitas en la ciudad de
Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.
Development the rocks-soils (lutitas) of the Tuxtla Gutierrez, city, Chiapas
Rommel de Jesús Miranda Cuesta, Docente-Investigador, Facultad de Ingeniería de UNACH, Tuxtla Gutiérrez
Chiapas, México.
RESUMEN: Las lutitas son rocas de origen sedimentario fromadas por la consolidaci’on de material arcilloso condesarrollo de presiones de poro
importantes Los suelos formados por la alteraci’on de lutitas suelen presentar condiciones parcialmente saturadas, con fases gaseosa, liquida y
solida), En Chiapas se encuentran varias zonas con alta presencia de estos materiales, el Objetivo es conocer su comportamiento intrinseco con la
presencia del agua en la zona Sur de Oriente a Poniente de la Ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas,.Se presentan de forma abundante en zonas
que se encuentran habitadas con viviendas, edificios, pasos a desnivel y con la presencia de nivel freático cerca de la superficie, debido a las
condiciones de estos lugares es importante estudiarlos.
ABSTRACT: The LUTITAS are of sedimentary originrock , origin for consolidated of clays materials With development of water
strength important. the soils origins the alteration of lutitas are present conditions of have the faces of soils (gas, liquid and solid),.
In Chiapas have very zones with high presence these materials, the objective is too meet of development intern these materials with
the water in the sour zone of east a west of the Tuxtla Gutiérrez City, Chiapas, because of very much zones with houses, building,
tunnel with Navel of water near superficial, for the reason these places your conditions are important character studies
1 INTRODUCCIÓN
Las rocas denominados lutitas son de origen sedimentario
con subdivisión de las rocas orgánicas, las cuales
presentan fenómenos en su estructura interna, esto
causado por el desarrollo de presiones de agua que ocupa
los poros del suelo-roca.
El comportamiento de un suelo-rocoso (lutita) es cuando
se presentan las tres fases de un suelo, las cuales son
Gaseosa, liquida y solida, es decir tienen las mismas
características de un suelo parcialmente saturado. Ya que
en Chiapas se encuentran varias zonas con alta presencia
de estos materiales suelos-rocosos.
El Objetivo General es conocer el comportamiento general
que presentan estos suelos-rocosos con la presencia del
agua, estos en la zona Sur de Oriente a Poniente de la
Ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, estos materiales se
presentan de forma abundante en zonas que se encuentran
habitadas con presencia de viviendas, edificios, pasos a
desnivel, etc., y debido a las condiciones de estos lugares
son de carácter importante estudiarlos y con la presencia
de nivel freático cerca de la superficie.
Para esta investigación se aplicaran métodos exploratorios
y de muestreo como son pozos a cielo abierto (PCA) y
sondeos de penetración estándar (SPT) para determinar las
propiedades índices, clasificación S.U.C.S, de resistencia
y deformación.
Los usuarios de la información generada son los de la
ciudad de Tuxtla Gutiérrez, así como el CA de Geotecniaestructuras (grupo disciplinario) de Facultad de Ingeniería
que dará a conocer dicha información para la ayuda a
empresas constructoras que tomen en cuenta el
comportamiento de estos suelos rocosos (lutitas) al
construir estructuras en dicha zona (Foto No.1).
Foto No.1.- Estructuras construidas en lutitas
2. ANTECEDENTES.
En el municipio de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, se ubica en
las coordenadas 16º 38’ y 16º 51’ latitud Norte 93º 02’ y
94º 15’ Longitud Oeste y en él se realizan obras de
Ingeniería Civil, que comienzan a extenderse a zonas que
aun no son habitadas, como es la zona del libramiento sur
Oriente y Poniente de dicho municipio, en la cual se han
realizados estudios de mecánica de suelos que nos
proporcionan la información sobre el subsuelo del sitio,
como la estratigrafía y permita localizar estratos de lutitas
y de la presencia de nivel de aguas freáticas, lo cual pueda
determinarse el comportamiento de dichos materiales, ya
que en Chiapas se tiene un alto porcentaje de zonas de
presencia de estos suelos-rocosos, aplicando métodos
exploratorios y de muestreo para extraer materiales y se
pueda determinar el comportamiento físico-químico de
estos materiales y así dar soluciones adecuadas de la zona
donde se tiene presencia de los mismos (Foto No. 2).
Geología Regional.- La zona del municipio está formada
por: rocas ígneas intrusivas (granito), el 59.44% de la
superficie municipal, suelo aluvial que es el 22.49%, rocas
sedimentarias (caliza) que es el 15.82%, rocas
metamórficas (esquisto) que es el 1.30% y rocas ígneas
extrusivas (andesita) que es el 0.86%.
El comportamiento adecuado de los suelos durante la
ocurrencia de sismos es esencial para evitar los daños
severos a toda clase de estructuras
b) Lutitas.- se define como “roca sedimentaria formada de
materiales arcillosos cementados que se encuentran en
condiciones parcialmente saturadas. El comportamiento
de los materiales arcillosos se define principalmente por su
estructura interna, que puede ser de tipo panaloide, castillo
de Naipes o dispersas en ciertos casos, donde las fuerzas
de Wan Der Walls son importantes, así también de sus
minerales constitutivos, por ende las pruebas índices, de
resistencia y deformación son de carácter indispensable en
el análisis básico del comportamiento de estos suelos.
.
Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad
con que los suelos y rocas se presentan en la naturaleza,
cualquier intento de sistematización científica, debe ir
precedido por otro de clasificación de Mecánica de suelos.
Los sistemas de clasificación reconocen que las
propiedades mecánicas e hidráulicas de los materiales con
partículas menores a 0.075 mm, se definen su
comportamiento por características de plasticidad.
Los suelos parcialmente saturados, presentan las tres fases
que son gases, líquidos y sólidos, por lo que dichos
materiales se presentan en forma de roca cuando pierden
humedad y son suelos cuando incrementan el contenido de
aguas en sus vacíos o partículas.
La succión juega un papel importante en el
comportamiento de estos materiales debido a estos
cambios de humedad en su estructura interna.
Las condiciones bajo las cuales los suelos pierden una
parte significativa de su resistencia, conduciendo a fallas
inducidas por los sismos, constituyen un campo fértil de
investigación y de gran utilidad para la práctica
profesional de la ingeniería civil.
La importancia de los efectos que los sismos pueden
inducir en las lutitas se debe a los graves daños que se han
observado en numerosas ocasiones durante los sismos
pasados.
4. RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE DE LOS
SUELOS FORMADOS A PARTIR DELUTITAS.
Foto No.2.- Estratigrafía de las lutitas en un PCA.
3. COMPORTAMIENTO MECANICO E HIDRAULICO
DE SUELOS ROCOSOS.
Las características de los suelos formados por la alteracion
de lutitas. dependen de la calidad de la roca madre de
donde se originaron, del grado de meteorización, y el
desgaste que haya sufrido durante el transporte. Se
encuentran en sitios muy variados en la superficie
terrestre. Se localiza en: los fondos de los valles, las
brechas de falla, los lechos de los ríos y lagos, y los mares,
dada su distribución es frecuente utilizarlos como material
de cimentación en obras de infraestructura civil. También
se utilizan para la construcción de estructuras de tierra
como: terraplenes de carreteras y vías férreas, entre los
más comunes.
Con base a pruebas de campo, como resistencia al secado;
la cual permite observar el comportamiento de estos
materiales cuando pierden humedad, Dilatancia; cuando el
exceso de humedad en el interior de estos materiales se
distribuye y genera posibles deformaciones y la tenacidad,
cuando el material con cierta humedad se vuelve
manejable o fácil de utilizar.
Ensayes de penetración estándar y de cono eléctrico.Sucintamente, el método simplificado de Seed e Idriss
(referencia 10)consiste en comparar una medida de la
resistencia a la penetración (el numero de golpes de un
aprueba de penetración estándar, N, o la resistencia de
punta medida con un cono eléctrico, qc) con el cociente de
esfuerzos cíclicos, τc/σ’0, que se induce en la masa de
suelos y roca, a una profundidad dada, nos permiten
conocer que tan resistente es el material y como será el
comportamiento debido a cargas (Foto No.3).
Los parámetros importantes que tambien se tienen en estos
materiales son de resistencia; estos son la cohesión (c ) y
el ángulo de fricción interna ( f ), con lo que se determina
la resistencia al esfuerzo cortante de los mismos.
La resistencia al esfuerzo cortante en campo, esta
determinada en forma muy importante por el nivel de
agrietamiento de su estructura.
Foto No. 3.- Características de los materiales de la zona.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN EN LA
ZONA DE TUXTLA GUTIÉRREZ, CHIAPAS
Al aplicar métodos exploratorios y de muestreo se
proceden los materiales hacer investigados y evaluados
para conocer sus propiedades fundamentales que nos
permiten determinar en sí el comportamiento mecánica e
hidráulico de los suelos formados a partir de lutitas. Con la
aplicación de las pruebas índices, resistencia y
deformación se presentan los siguientes resultados:
contenido de humedad promedio =18.5 %, gravedad
especifica Gs= 2.72, peso volumétrico de material m=
1.85 t/m3, finos F=90 a 95 %, arenas S= 5 a 10 % y gravas
G = 0 %, cohesión c= 3.5 a 5.0 t/m2, Módulo de
elasticidad E= 95 a 115 T/m2, Módulo al cortante G= 32 a
40 t/m2, relación de Poisson n= 0.35, g=gravedad=9.81
m/s2, σ0=Esfuerzo vertical total(capa de suelorocoso)=m*z=(1.85t/m3)*(4m)=7.40/m2,σ’0=Esfuerzo
vertical
efectivo(capa
de
suelo-rocoso
en
consideración)=(m-0)*z=(1.85t/m31t/m3)*(4m)=3.40t/m2, El número de golpes normalizado
es=27.05, Ver Tabla A.
5. CONCLUSIONES.
Se estudiaron los antecedentes de la zona en
investigación (zona Sur Oriente a Poniente de Tuxtla
Gutiérrez, Chiapas), así como de la geología de la zona, el
Comportamiento mecánica e hidráulico de suelos-rocosos.
El comportamiento de estos materiales es definido
como el de un suelo parcialmente saturado, por la contener
las tres fases (gases, líquidos y sólidos).
Las pruebas realizadas permitieron determinar
propiedades importantes como peso volumétrico.
Humedad, módulo de elasticidad, cortante, cohesión.
Las zonas mencionadas de la ciudad de Tuxtla
Gutiérrez donde se presentan estos materiales
denominados LUTITAS se tiene presencia de filtraciones
de agua, así como de Nivel de Aguas Freáticas (N.A.F),
en donde se han tenidos fenómenos de inestabilidad
conocidos como creep (flujo de suelo).
Por lo tanto el comportamiento de un suelo-rocoso debe
ser estudiado como suelos no saturados, las cuales tienen
presencia de succión, esfuerzos efectivos, los cuales hacen
que estos materiales sean de carácter problemático en
condiciones críticas (presencia de agua) en su estructura
interna (Foto No. 4).
De acuerdo a la estratigrafía y características del subsuelo
encontrado al realizar la exploración de campo y de los
ensayes de laboratorio, se concluye que se tienen dos
estratos de suelo, una arcilla arenosa de color café claro
con limos y una arena fina limosa con arcilla de color café
claro a rojizo de consistencia media y compresibilidad
media, respectivamente. Debido a que la capacidad de
carga en el terreno de la zona de estudio es media a alta y
con la presencia del Nivel de Aguas Freáticas cercano a la
superficie (N.A.F. = 5 a 6 m).
Foto No.4 .- Sondeo PCA para determinar propiedades.
Para efectos de diseño por sismo el terreno de estudio
(lutitas) se considera como terreno de transición tipo I,
zona "C" del mapa de zonificación (C.F.E.), los
parámetros de diseño recomendables en función del tipo
de terreno son:
Zona sísmica “C”
Tipo de suelo: I, Ao=0.30, C=0.30
6. REFERENCIAS
1.- Departamento del Distrito Federal, 1993.- Instituto de
Ingeniería UNAM.- México, D.F. “Comentarios, ayudas
de diseño y ejemplos de las normas técnicas
complementarias para diseño y construcción de
cimentaciones”.
2- Braja
M. Das.- Ed. Pws-Kent.- USA.- 1990.
“Principles of fundation Engineering.”.
3.- Cruz Muñoz
Licenciatura.
Héctor
Amauri
(2010),
Tesis
4.- Ed. Comisión Federal de Electricidad.- México, D.
F.”Manual de diseño de obras civiles.- Diseño por sismo”
5.- Juárez Badillo E. y Rico Rodríguez A.- México, D.F.1979. “Mecánica de suelos tomo I yII.”.
6.- Lambe Williams, Mecánica de Suelos, México D.F.
7.- Peck B., Ralph.-Ed. Limusa.- Segunda edición.México, D.F.-1990. “Ingeniería de cimentaciones”.
8- Rico Rodriguez y Hermilo del Castillo, Ingeniería de
Suelos en las Vías Terrestres, Editorial Limusa, México
D.F.
9.- Sociedad Mexicana de Mecánica de suelos, México;
D.F.
(1989).- 2a. Impresión. “Manual de diseño de pilas y
pilotes”.
10.- Witclok Roy, Fundamentos de Mecánica de suelos.
Editorial CECSA. México D.F.
ANEXO:
Tabla A. propiedades importantes de suelos-rocosos (lutita).
11.- Zeevaert W., Leonardo.- Ed. Krieger.- New York.1979. “Foundation Engineering Subsoil Conditions”.
z(m)
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
G (m/seg2)
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
Esfuerzo
total
Esfuerzo
efectivo
m (t/m3)
7.40
7.40
7.40
7.40
7.40
7.40
7.40
7.40
3.40
3.40
3.40
3.40
3.40
3.40
3.40
3.40
1.80
1.85
1.86
1.84
1.85
1.86
1.88
1.89
E(kg/cm2)
G(kg/cm2)
95
98
100
104
110
112
113
115
39.58
40.83
41.66
43.33
45.83
46.66
47.08
47.92
Cohesión
(ton/m2)
Número
de Golpes
3.5
3.8
4.0
3.9
4.2
4.5
4.5
4.8
27.05
27.07
28.05
29.085
29.07
30.075
30.075
30.05