A5JUCM_2

Nuevos elementos para la zonificación geotécnica
del subsuelo del valle de México
New information for the geotechnical zoning of Mexico Valley subsoil
Moisés JUÁREZ-CAMARENA1, Gabriel AUVINET-GUICHARD1 y Edgar MÉNDEZ-SÁNCHEZ1
1Instituto
de Ingeniería, UNAM
RESUMEN: En este trabajo se describen los nuevos elementos considerados para la actualización del mapa de
zonificación geotécnica del subsuelo del Valle de México; se describe la metodología y herramientas empleadas. Por
otra parte, se describen los principales cambios del nuevo mapa que se presenta como una propuesta de actualización
para la nueva versión de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones para el
Distrito Federal de 2014.
ABSTRACT: In this paper new elements considered for updating of the geotechnical zoning map of Valley of Mexico
subsoil are described; the methodology and tools used are presented. The main changes in the new map that is
presented as a proposed updated new version for the Complementary Technical Norms for Design and Construction of
Foundations for the Federal District in 2014 are also described.
1 INSTRODUCCIÓN
Numerosos estudios realizados en el pasado
sobre el subsuelo del área urbana de la Ciudad de
México han permitido tener un conocimiento
relativamente detallado de la estratigrafía y han
conducido progresivamente a la generación de
mapas de zonificación geotécnica cada vez más
precisos para fines de reglamentación de la
construcción (GDFa, 2004).
Las Normas Técnicas Complementarias para
Diseño y Construcción de Cimentaciones (NTCDCC)
del Distrito Federal contienen un mapa de
zonificación geotécnica del Valle de México, usado
como referencia para fines de diseño. Los estudios
dirigidos a actualizar la zonificación geotécnica
vigente resultan imprescindibles si se toman en
cuenta los cambios inducidos por el hundimiento
regional y el constante crecimiento urbano. Los
trabajos realizados han permitido actualizar en 2004
el mapa elaborado en 1995 (DDF, 1995).
Recientemente, se han realizado nuevos trabajos
dirigidos a la actualización del mapa de zonificación
geotécnica de 2004, como se describe en este
trabajo.
La zonificación geotécnica delimita las clásicas
áreas de lomas, de transición y lacustre. Sin
embargo, aún existen fronteras imprecisas entre
estas zonas, debido al conocimiento disperso que se
tiene, y a la escasez de estudios e información que
puedan ayudar a definir la zonificación más
acertadamente en ciertas partes del valle de México.
En efecto, si bien el conocimiento que se tiene
sobre la zona centro del área urbana es muy amplio,
poco se sabe acerca de las zonas de reciente
crecimiento. Los cambios en las propiedades de los
suelos debidos al fenómeno de hundimiento regional,
así como la falta de sondeos en algunas zonas,
hacen necesaria la actualización periódica del mapa
de zonificación geotécnica del D.F. El trabajo de
actualización de la zonificación es, por tanto, una
labor permanente. Para este fin, actualmente, se
recurre ampliamente a las técnicas de la
Geoinformática, incluyendo los Sistemas de
Información Geográfica y la Geoestadística adaptada
a la geotecnia.
2 METODOLOGÍA
La metodología empleada para la actualización de la
zonificación geotécnica consiste en:
 Definición del área de estudio.
 Recopilación, procesamiento e integración de la
información básica.
 Análisis preliminar de la información.
 Mapeo de la profundidad de los depósitos
profundos (espesor de arcilla).
 Definición del mapa de zonificación geotécnica.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Título del trabajo
3 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.
El área de estudio se encuentra ubicada dentro de la
Cuenca de México (Figura 1), incluye total o
parcialmente a las delegaciones políticas de Álvaro
Obregón, Azcapotzalco, Benito Juárez, Cuauhtémoc,
Gustavo A. Madero, Iztacalco, Miguel Hidalgo y
Venustiano Carranza del Distrito Federal y los
municipios de Naucalpan, Ecatepec, Tlalnepantla y
Nezahualcóyotl del Estado de México.
El Valle de México es una antigua zona lacustre
limitada por grandes elevaciones topográficas: al
poniente la Sierra de Las Cruces, Monte Alto y Monte
Bajo, alcanzando una altitud de más de 3600 m; al
norte la Sierra de Guadalupe, alcanzando una altura
de 2960 m; al oriente la Sierra Nevada y al sur la
Sierra Chichinautzin alcanzando una altitud de 3800
a 3900 m. Dentro del valle, algunos domos
volcánicos aislados sobresalen en la zona lacustre,
como el Peñón de los Baños (2288 m), el Peñón del
Marqués (2372 m), el Cerro de la Estrella (2443 m),
el Cerro de Xico (2348 m), el Cerro de Tlapacoya
(2442 m ) y los que forman la Sierra de Santa
Catarina (2482 m).
Tlaxcala
Estado de México
Área de estudio
Puebla
Distrito Federal
Figura 1. Localización de la zona de estudio.
4 RECOPILACIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACIÓN BÁSICA.
Para caracterizar los depósitos de suelo y las
formaciones geológicas típicas de la Ciudad de
México, se ha considerado necesario recurrir a
informaciones de muy distinto índole y proceder a su
integración y presentación en forma sintetizada. Se
ha buscado definir con precisión dos marcos de
referencia: el marco geográfico y el marco físico
(Méndez et al., 2000).
4.1 Marco geográfico
Permite entender la naturaleza de los elementos
tanto naturales como construidos por el hombre que
se encuentran distribuidos sobre la superficie del
terreno en la Cuenca de México: topografía,
cartografía, documentación histórica, fotografías
aéreas e imágenes de satélite.
En la Figura 2 se presenta un modelo de relieve
sombreado (MRS) que ilustra la configuración
topográfica de la zona estudiada. El modelo se
construyó a partir de los datos electrónicos editados
por el Instituto Nacional de Estadística Geografía e
Informática (INEGI, 2010).
Figura 2 Topografía general del área de estudio (Mooser,
1995).
4.2 Marco físico
Permite comprender la naturaleza de los depósitos
de suelo, rellenos y formaciones geológicas que se
asientan en el territorio de la Cuenca de México:
geología,
geofísica,
hidrología
y geotecnia
(sondeos).
La figura 3 muestra el mapa geológico del área de
estudio (Mooser et al., 1966), con base en esta
figura, el área de estudio puede describirse como
sigue.
La porción central del área de estudio se localiza
sobre depósitos lacustres (Ql); que a su vez están
rodeados en la superficie por depósitos aluviales
(Qal), mismos que además se prolongan por debajo
de los depósitos lacustres. Básicamente, estas dos
formaciones constituyen el área de suelos que se
estudia en este trabajo.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
(solamente escribir primer autor, ver ejemplo) APELLIDO Inicial del nombre con punto et al.
Al norte del área de estudio se localiza la Sierra de
Guadalupe que está constituida principalmente por
estrato-volcanes andesíticos y dacíticos coronados
por domos ácidos formados en su actividad final.
Al oeste del área de estudio, se localiza la Sierra
de Guadalupe que está constituida por una línea de
grandes volcanes orientados de NW a SE; la
actividad final de dichos volcanes fue de tipo
explosivo, dando lugar a la formación de extensos
abanicos volcánicos formados por los materiales
piroclásticos (T) asociados a esa actividad y que se
extienden hasta la planicie de la Cuenca de México.
Al este del área estudiada se encuentra la Sierra
de Santa Catarina formada por una línea de
volcanes orientados prácticamente en dirección WE; son volcanes muy jóvenes, por lo que sus
productos eruptivos (Qv) se encuentran intercalados
con los depósitos aluviales (Qal) y lacustres (Ql).
Finalmente, en el sur, se localiza la Sierra
Chichinautzin que es un extenso campo volcánico
del cuaternario formado por numerosos cuerpos
individuales, cuyos productos volcánicos (Qv) forman
una enorme masa rocosa que separa la Cuenca de
México del Valle de Cuernavaca.
3
4.3 Integración de la información
La información recopilada y procesada, incluyendo
los perfiles de sondeos geotécnicos, ha sido
incorporada en un Sistema de Información
Geográfica, SIG-SG (Auvinet et al. 1995).
Un SIG puede definirse como un conjunto de
programas y equipos de computación que permite el
almacenamiento, consulta y análisis de datos
espaciales (mapas, imágenes de satélite, fotografías
aéreas) y no-espaciales (atributos).Por tanto, toda la
información a emplear debe ser referida a un mismo
sistema de referencia estándar, el elegido en este
caso es el UTM (Universal Transverso de Mercator),
con el datum WGS84.
El SIG para el área de estudio ha sido construido
con el programa ArcMap ver. 9.3 (software
comercial). Actualmente, el sistema incluye la
información indicada en las secciones 4.1 y 4.2 que
ha sido posible recopilar, una base de datos con la
información relativa a cerca de 12,000 sondeos (tipo,
fecha, ubicación, profundidad, etc.) y una base de
datos de imágenes de los perfiles geotécnicos, los
cuales pueden ser consultados fácilmente en forma
inmediata (Figura 4).
Figura 4. Sistema de Información Geográfica de Sondeos
Geotécnicos.
5 ANÁLISIS PRELIMINAR DE LA INFORMACIÓN.
Figura 3. Geología del área de estudio (Mooser, 1995).
La información de los sondeos geotécnicos está
agrupada de acuerdo a sus características propias
en una base de datos desarrollada desde hace ya
varios años en el Instituto de Ingeniería (en
colaboración con la Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica).
Con base en los sondeos geotécnicos y en la
información descrita en las secciones 4.1 y 4.2,
dando mayor importancia a la información
topográfica (figura 3) y geológica (Figura 4), se
definieron de manera preliminar las fronteras entre la
zonas I y II, así como, la extensión del suelo lacustre
(Figura 3).
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
4
Título del trabajo
6 MAPEO DE LA PROFUNDIDAD DE LOS
DEPÓSITOS PROFUNDOS
7 DEFINICIÓN DEL MAPA DE ZONIFICACIÓN
GEOTÉCNICA.
N
2165000
"CARACOL"
TEXCOCO
2160000
CANAL DE SALES
COORDINATE Y
Para la actualización del mapa de zonificación
geotécnica, el espesor de arcilla toma especial
importancia, puesto que es la base para la definición
de la frontera entre las zonas II y II. En trabajos
previos se ha expuesto de manera detallada el
mapeo de la profundidad de los Depósitos Profundos
que es equivalente al espesor de arcilla (Figuras 5 y
6). Para el mapeo se recurre a los métodos
geoestadísticos (Auvinet, 2002; Juárez, 2014; Juárez
et al., 2014).
MON
TEVI
DEO
EJ
PE
2155000
E 5 NT
E
RI
X.
FÉ
AU
TO
P.
MÉ
-T
Tomando en cuenta la definición de la zona de
transición indicada en el Reglamento de
Construcciones (GDFa, 2004): “Zona II. Transición,
en la que los depósitos profundos se encuentran a
20 m de profundidad, o menos, y que está
constituida
predominantemente
por
estratos
arenosos y limo-arenosos intercalados con capas de
arcilla lacustre; el espesor de éstas es variable entre
decenas de centímetros y pocos metros” y
empleando el mapa de la figura 5, se definió la línea
de frontera entre las zonas II y III. Después de definir
esta línea de frontera y hacer los ajustes apropiados
se construyó el nuevo mapa de zonificación
geotécnica que se muestra en la Figura 7. Este
mapa se ha propuesto para su integración en las
NTCDCC (versión 2014).
.
EX
RI
CO
A
O
RM
AEROPUERTO
O
FO
VIADUCT
O
CO
CIRCUITO
INTERIOR
Z
FÉ
RI
2140000
INS
UR
GE
R
NT
E
Y
ES
E
S
2145000
- T
E
X
C
RE
C
2150000
G
IC
PE
A
O
R
RI
A
R
O
E
P
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C
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O
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- TULY
TLAH
U
E
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EHUA
ILCO
IM
XOCH
- TU
L
DE
LYEH
IV.
.D
UAL
OL
2130000
DISTRITO
FEDERA
L
ESTADO
DE MÉX
ICO
IF
R
N
A
LP
LA
. T
L
PR
T
AV
A
É
Z
2135000
2125000
2120000
470000
475000
La figura 6 representa una vista superficial de la
distribución espacial de la profundidad estimada de
los depósitos profundos. Se observa que las
mayores profundidades se encuentran localizadas en
la zona del ex lago de Chalco, al sur del área
lacustre. El mapa de la figura 10 tiene implicaciones
prácticas inmediatas, y es útil para actualizar el
mapa de zonificación geotécnica del Distrito Federal.
Las curvas de igual profundidad de depósitos
profundos también son útiles en la ingeniería sísmica
para evaluar los efectos de sitio que se esperan en
algún lugar específico.
480000
485000
490000
495000
500000
505000
510000
515000
COORDINATE X
Zone I
Zones II and III
Graphic scale
0 1 2.5
5
10
15
20 Km
Figura 5. Mapa de contornos de la profundidad estimada
de los Depósitos Profundos (Juárez, 2014, Juárez et al.,
2014).
Figura 6. Superficie representativa de la profundidad
estimada de los Depósitos Profundos (Juárez, 2014,
Juárez et al., 2014).
Figura 7. Mapa de zonificación geotécnica para el Distrito
Federal (Juárez, 2014).
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
(solamente escribir primer autor, ver ejemplo) APELLIDO Inicial del nombre con punto et al.
Debe señalarse que el mapa debe actualizarse en
forma periódica integrando la nueva información
disponible. Por otra parte, debe subrayarse que el
mapa de zonificación geotécnica sólo proporciona
una orientación general y en ningún caso debe
utilizarse para evitar las investigaciones geotécnicas
que se deben realizar para cada proyecto como se
establece en las NTCDCC (GDF, 2004b). Asimismo,
dado que el mapa es orientativo, y como lo señalan
las NTCDCC, la definición de la zona geotécnica de
un sitio particular debe basarse en los sondeos
exploratorios del subsuelo.
8 PRINCIPALES CAMBIOS.
Los cambios más significativos entre la zonificación
de 2004 y la de 2014 se indican en la figura 8
(círculos 1 a 5):
a) Al nororiente, se modificó la frontera entre las
zonas II y III (círculos 1).
b) Al norponiente, se modificaron la frontera entre
las zonas I y II, así como, la frontera entre las
zonas II y III (círculo 2).
c) Alrededor del Cerro de la Estrella se modificó la
frontera entre las zonas II y III (círculo 3).
d) En el extremo izquierdo de la Sierra de Santa
Catarina se definió una extensión de la zona
de lomas hacia la zona de lago, conocida
como “Loma de San Luis” (círculo 4).
e) Alrededor de los cerros: Peñón de los Baños,
Peñón del Marquez y Cerro de Xico se definió
una zona de transición.
9 CONCLUSIONES
Los avances recientes en la caracterización
geotécnica del subsuelo del Valle de México se han
realizado usando un Sistema de Información
Geográfica para Sondeo Geotécnicas (SIG-SG) que
incluye más de 12000 perfiles de suelo.
Se utilizaron técnicas geoestadísticas para definir
un modelo de los suelos compresibles lacustres y de
su límite inferior también conocido como depósitos
profundos. Puede decirse que los métodos
geoestadísticos proporcionan una herramienta
racional para interpretar la información geotécnica
disponible y evaluar la variabilidad espacial del
subsuelo. Pueden ser útiles para eliminar una gran
parte
de
la
subjetividad
introducida
en
interpretaciones estratigráficas tradicionales y sin
duda serán utilizados con mucha más frecuencia en
el futuro.
La disponibilidad de información cada vez más
precisa sobre la distribución de los materiales y se
sus propiedades índice y mecánicas en el subsuelo
del valle de México tiene implicaciones inmediatas
para la actualización del código de construcción y
para la planificación de futuros trabajos y se
considera que es útil para los ingenieros civiles que
trabajan en el área.
El mapa de zonificación geotécnica que se
muestra en este trabajo sólo proporciona una
orientación general y en ningún caso debe utilizarse
para evitar los tradicionales estudios geotécnicos
que se deben realizar para cada proyecto como se
indica en el Reglamento de Construcciones del D.F.
1
2
1
2
3
4
5
3
Figura 8. Principales cambios en el mapa de zonificación geotécnica para el Distrito Federal
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
4
XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
RECONOCIMIENTOS
Este trabajo fue posible gracias al patrocinio del
Gobierno del Distrito Federal, del Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología (CONACYT), de la
Dirección General de Asuntos del Personal
Académico de la UNAM (DGAPA) y en especial de la
Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica
(SMIG), quien promovió la colaboración de distintas
instituciones públicas y empresas privadas que
aportaron valiosa información geotécnica.
REFERENCIAS
Auvinet, G., Juárez, M., Méndez, E. and Ovando, E.
(1995). Sistema de Información Geográfica para
Sondeos Geotécnicos, Proceedings, Xth PanAmerican Conference on Soil Mechanics and
Geotechnical Engineering, vol. 1, pp. 312-324,
Guadalajara, México.
Auvinet, G. (2002). Uncertainty in Geotechnical
Engineering, Proceedings XVIth Nabor Carrillo
Lecture, Mexican Society for Soil Mechanics,
Querétaro, México.
Departamento del Distrito Federal (DDF). (1995).
“Normas Técnicas Complementarias para Diseño
y Construcción de Cimentaciones”, Gaceta Oficial
del 27 de Febrero de 1995, D.F., México.
Cancún, Qr., 14 a 16 de noviembre de 2012
Gobierno del Distrito Federal (GDFa). (2004)
Reglamento de Construcciones para el Distrito
Federal, Gaceta Oficial del Distrito Federal, 29 de
enero, México.
Gobierno del Distrito Federal (GDFb). (2004).
Normas Técnicas Complementarias para Diseño y
Construcción de Cimentaciones para el Distrito
Federal, Gaceta Oficial del Distrito Federal,
México.
Instituto Nacional de Estadística Geografía e
Informática (INEGI). (2010). Datos topográficos en
formato electrónico del Valle de México, México.
Mooser, F., Montiel A. and Zuñiga. A. 1996. Nuevo
Mapa Geológico de las Cuencas de México,
Toluca y Puebla, Comisión Federal de
Electricidad, Primera Edición, México.
Juárez, M. (2014). Análisis geoestadístico del
subsuelo de la zona lacustre del Valle de México.
Tesis doctoral, Programa de Doctorado en
Ingeniería, UNAM, México.
Juárez, M., Auvinet, G. and Méndez, E. (2014).
Geotechnical zoning of Mexico valley subsoil.
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Facultad de Ingeniería, UNAM. En revisión.
Marsal, R. J. y Mazari, M. (1969). El Subsuelo de la
Ciudad de México, Facultad de Ingeniería,
Segunda Edición, UNAM, México.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.