Origen y
formacion
de los suelos
Mecanica de suelos
Introducción
El suelo es el material de construcción más abundante dentro de las
prácticas de la ingeniería Civil, y constituye el soporte de las
estructuras como edificaciones, vías, puentes, canales, torres, entre
otros, además se utiliza como el material de terraplenes viales,
muros de tierra reforzada con geotextil, diques, rellenos de
adecuación de terrenos en relieves pendientes para áreas urbanas.
Los suelos conforman los taludes de corte y de terraplenes viales y
son estructuras que cumplen funciones diversas en los proyectos:
son los elementos a estabilizar cuando se trata de taludes, y a la vez
brindan estabilidad a los demás elementos que hacen parte de un
tratamiento de pendientes, como los canales, las bermas, las
estructuras y la vegetación que protege el suelo.
El ingeniero de suelos debe conocer el contexto geológico del suelo,
las condiciones agrológicas de las unidades, el clima de la región y el
relieve. Sin ese entendimiento, su trabajo estará lleno de
incertidumbres que pueden traducirse en pérdidas de oportunidades
al desconocer las propiedades inherentes al material, y sobretodo, al
no incorporar los elementos de riesgo para el diseño, por omitir
circunstancias fundamentales intrínsecas y ambientales.
Desarrollo
Los suelos deben su origen o formación por la acción
desintegradora que sufren los macizos rocosos preexistentes o rocas
madres, debido a factores medioambientales, procesos de
meteorización in situ (físicos, químicos y biológicos) y procesos de
erosión (transporte de suelos)
Cuando una superficie de roca se expone a la atmósfera durante un
tiempo apreciable, se desintegra o se descompone en partículas
pequeñas y así se forman los suelos.
Un suelo puede formarse in situ por la meteorización de los macizos
rocosos. En este caso las rocas madres se descomponen y alteran en
el mismo lugar y no ocurre transporte de materiales.
También puede ocurrir que las partículas que se generan por los
procesos físicos, químicos y biológicos, sufran transporte y se genere
un suelo transportado, es decir que las partículas se depositaron más
abajo.
Es necesario comprender como se forma el suelo, para entender las
propiedades ingenieriles (parámetros geotécnicos) de los materiales
que conforman el suelo y por tanto lograr que las obras de ingeniería
civil sean seguras y rentables.
Factores que generan el suelo:
Factores físicos
Factores químicos
Factores biológicos
Transporte de las partículas
Desintegración física
La desintegración física o la meteorización mecánica de las rocas se
produce debido a los siguientes procesos físicos:
Cambios de temperatura
Diferentes minerales de rocas tienen diferentes coeficientes de
expansión térmica. La expansión desigual y la contracción de estos
minerales ocurren debido a los cambios de temperatura. Cuando las
tensiones inducidas debido a tales cambios se repiten muchas veces,
las partículas se desprenden de las rocas y se forman los suelos.
Acción de la expansión del hielo (acuñamiento del hielo)
El agua en los poros y las diminutas grietas de las rocas se congela
en climas muy fríos. Como el volumen de hielo formado es mayor
que el del agua, ocurre la expansión. Las rocas se rompen en pedazos
cuando se desarrollan grandes tensiones en las grietas debido a la
acción de acuñamiento del hielo formado.
La difusión de las raíces de las plantas
A medida que crecen las raíces de los árboles y los arbustos en las
grietas y fisuras de las rocas, las fuerzas actúan sobre las rocas. Los
segmentos de la roca se separan y se produce la desintegración de las
rocas.
Abrasión
A medida que el agua, el viento y los glaciares se mueven sobre la
superficie de la roca, se produce abrasión y fregado. Resulta en la
formación de suelos.
Nota: en todos los procesos de desintegración física, no hay
cambios en la composición química. El suelo formado tiene las
propiedades de la roca madre. Los suelos de grano grueso, como la
grava y la arena, se forman por el proceso de desintegración física.
Descomposición química
Cuando se produce la descomposición química o la meteorización
química de las rocas, los minerales de roca originales se transforman
en nuevos minerales por reacciones químicas. Los suelos formados
no tienen las propiedades de la roca madre. Los siguientes procesos
químicos generalmente ocurren en la naturaleza:
Hidratación
En la hidratación, el agua se combina con minerales de roca y da
como resultado la formación de un nuevo compuesto químico. La
reacción química causa un cambio en el volumen y la
descomposición de la roca en partículas pequeñas.
Un ejemplo de reacción de hidratación que está teniendo lugar en los
suelos es la hidrólisis de SiO 2
SiO 2 + 2H 2 O Si (OH) 4
Carbonatación
Es un tipo de descomposición química en la cual el dióxido de
carbono en la atmósfera se combina con el agua para formar ácido
carbónico. El ácido carbónico reacciona químicamente con las rocas
y provoca su descomposición.
El ejemplo para este tipo de es que está teniendo lugar en rocas
sedimentarias que contienen carbonato de calcio.
Oxidación
La oxidación ocurre cuando los iones de oxígeno se combinan con
minerales en la roca. La oxidación resulta en la descomposición de
las rocas. La oxidación de las rocas es algo similar a la oxidación del
acero.
Solución
Algunos de los minerales de roca forman una solución con agua
cuando se disuelven en agua. La reacción química tiene lugar en la
solución y los suelos se forman.
Hidrólisis
Es un proceso químico en el que el agua se disocia en iones H + y
OH – . Los cationes de hidrógeno reemplazan a los iones metálicos
como el calcio, el sodio y el potasio en minerales de roca y los suelos
se forman con una nueva composición química.
Nota: La descomposición química de las rocas resulta en la
formación de minerales de arcilla. Los minerales de arcilla
imparten propiedades plásticas de los suelos. Los suelos arcillosos
se forman por descomposición química.
Descomposición biológica
Es producida por actividad bacteriana. Las bacterias inducen
putrefacciones de materiales orgánicos y mezclan el producto con
otras partículas de origen físico-químico, las mismas que actúan
como elemento catalizador, etc.
Transporte de suelos
Los suelos formados en un lugar pueden ser transportados a otros
lugares por agentes de transporte, como agua, hielo, viento y
gravedad.
Suelos transportados por el agua
El agua corriente es uno de los agentes más importantes de
transporte de suelos. el tamaño de las partículas de tierra que
transporta el agua depende de la velocidad. El agua rápida puede
transportar las partículas de gran tamaño, como rocas y gravas. Con
una disminución en la velocidad, las partículas más gruesas se
depositan. Las partículas más finas se transportan aguas abajo y se
depositan cuando la velocidad se reduce. Un delta se forma cuando
la velocidad se reduce a casi cero en la confluencia con un cuerpo
receptor de agua quieta como un lago, un mar o un océano.
Todos los tipos de suelos transportados y depositados por el agua se
conocen como depósitos aluviales. Los depósitos hechos en lagos se
llaman depósitos lacustres. Los depósitos marinos se forman cuando
el agua que sigue transporta los suelos al océano o al mar.
Suelos transportados por el viento
Las partículas del suelo son transportadas por los vientos. el tamaño
de partícula del suelo depende de la velocidad del viento. Las
partículas más finas son llevadas lejos del lugar de la formación. Los
depósitos de suelo por el viento se conocen como depósitos eólicos.
Las dunas de arena grandes están formadas por los vientos. Las
dunas de arena se producen en las regiones áridas y en el lado del
lado de sotavento del mar con playas de arena.
Loess es un depósito de limo hecho por el viento. Estos depósitos
tienen baja densidad y alta compresibilidad. La capacidad de carga
de tales suelos es muy baja. La permeabilidad en la dirección vertical
es grande.
Suelos depositados en los glaciares
Los glaciares son grandes masas de hielo formadas por la
compactación de la nieve. A medida que los glaciares crecen y se
mueven, llevan consigo suelos que varían en tamaño desde finos a
grandes rocas. Los suelos se mezclan con el hielo y son
transportados lejos de su posición original.
Tabla resumen sobre el
origen y formación del suelo
Origen y formación de los suelos
Origen
Rocas preexistentes
Rocas madres
Rocas ígneas, sedimentarias, metamórficas
Acción ambiental
Meteorización,
erosión
Acción física
Variación térmica,
Agua,
Hielo,
Difusión de raíces,
Abración
Acción química
Hidratación,
Carbonatación,
Oxidación,
Solución,
Hidrólisis
Acción biológica
Actividad bacterias,
Putrefacción
Resultado final
Diversos tipos de suelos
Conclusión
El suelo es un elemento natural compuesto de minerales, agua, gases
y material orgánico (organismo vivos y muertos) derivadas de la
combinación de factores geológicos, climáticos, biológicos, las
partículas que componen el suelo deben su origen a la erosión de
los tipos de rocas
preexistentes (ígneas, sedimentarias y metamórficas).
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