Depósitos Glaciares – Suelos.

Durante la edad de hielo del Pleistoceno, los glaciares cubrieron grandes extensiones de la Tierra y con el paso del tiempo, avanzaron y retrocedieron. Durante su avance, arrastraron consigo grandes cantidades de arena, limo, arcilla, grava y boleos. Derrubio es un término general aplicado a los depósitos dejados atrás por los glaciares. Al depósito no estratificado que yace abajo de los glaciares al derretirse, se le denomina tilita (till). Las características de estos depósitos varían de glaciar a glaciar.

Las formas de terrenos que se desarrollan a partir de estos depósitos no estratificados de tilita se llaman morrenas. Una morrena terminal (figura 2.5) es una cresta que marca el límite máximo del avance de un glaciar. Las morrenas recesionales son crestas desarrolladas a distancias variables detrás de la morrena terminal. Ellas son el resultado de la estabilización temporal del glaciar durante el periodo recesional. El material depositado por el glaciar entre las morrenas se llama morrena de fondo (figura 2.5). Las morenas de fondo constituyen grandes áreas de Estados Unidos y son llamadas planicies de aluvión.

La arena, limo y grava arrastrada por el agua derretida del frente de un glaciar se llaman materiales de fusión (outwash). Según un patrón similar al de los depósitos de corrientes de agua interconectadas, el agua derretida deposita el material de fusión formando llanuras de aluvión (figura 2.5). Denominadas comúnmente depósitos glaciofluviales.

El rango de los tamaños de grano presente en un depósito glaciar (till) varia considerablemente. La figura 2.6 compara la granulometría de depósitos glaciares y de arena de dunas (véase la sección 2.6). La cantidad de fracciones de tamaños de arcilla presentes y los índices de plasticidad de los depósitos glaciares también varían considerablemente. La exploración de campo puede además revelar valores erráticos de resistencias a la penetración estándar. 

 

FIGURA 2.5 Morrena terminal, morrena de fondo y llanura de aluvión 

El agua glaciar también arrastra limos y arcillas. El agua se deposita en depresiones del terreno formando lagos. Las partículas de limo tienden inicialmente a asentarse en el fondo del ago cuando el agua está en reposo. Durante el invierno, cuando la superficie del lago se congela, las partículas suspendidas de arcilla se asientan gradualmente en el fondo del lago. Durante el verano, ‘a nieve del lago se derrite. El suministro de agua dulce, cargada con sedimentos, repite el proceso. Corno resultado, el suelo lacustre formado por tal depositación tiene capas alternadas de limo y arcilla. Este suelo se denomina arcilla laminada. Las láminas son generalmente de unos cuantos milímetros de espesor; sin embargo, en algunos casos pueden tener entre 50 y 100 mm (2-4 pulg) de espesor. Las arcillas laminadas se encuentran en el noreste y noroeste Pacífico de Estados Unidos. En su mayor parte son normalmente consolidadas y pueden ser sensitivas. La permeabilidad hidráulica en la dirección vertical es generalmente varias veces menor que en la dirección horizontal. La capacidad de carga de esos depósitos es bastante baja y pueden esperarse considerables asentamientos de estructuras con cimentaciones superficiales. 

Figura 2.6 Comparación de granulometría entre el aluvión glaciar y la arena de dumas.

Depósitos de Cinturones Meándricos.

El término meandro se deriva de la palabra griega maiandros que significa “curvas”. Las comente maduras corren en un valle describiendo una gran cantidad de curvas. El piso de un valle en que se mueve un río en tal forma se denomina cinturón meándrico. En un río meándrico, el suelo de sus orillas es continuamente erosionado donde es cóncavo y es depositado en los puntos en que el borde es convexo, como muestra la figura 23. Esos depósitos se llaman bancos de arena y consisten generalmente en partículas de arena y en partículas del tamaño de limos. Algunas veces, durante el proceso de erosión y depósito, el río abandona un meandro y toma una trayectoria más corta. El meandro abandonado, al llenarse con agua, se llama lago de brazo muerto (véase la figura 2.3).

Durante las grandes avenidas, los ríos se desbordan inundando zonas de bajo nivel. La arena y las partículas de tamaño de limo arrastradas por el río son depositadas a lo largo de las orillas formando líneas conocidas como bordos naturales (figura 2.4). Las partículas más finas de suelo, es decir: limos y arcillas, son arrastradas por el agua hacia las planicies de inundación, asentándose en diferentes proporciones para formar depósitos pantanosos (figura 2.4). Esas arcillas pueden ser sumamente plásticas. La tabla 2.1 proporciona las propiedades de depósitos de suelos encontrados en bordos naturales, banco de arena, canales abandonados, pantanos y ciénagas en el valle aluvial del Mississippi. 

 Figura 2.3  Formación de Depósitos en bancos de arena y lago de brazo muerto en una corriente meándrica.

Figura 2.4  Depósitos de borde y pantanosos.

Tabla 2.1  Propiedades de Depósitos dentro del valle aluvial de Missisipi.

Depósitos de Corrientes Interconectadas.

Las corrientes interconectadas son de rápido flujo y alto gradiente. Son altamente erosivas y arrastran grandes cantidades de sedimentos. Debido al alto acarreo de fondo, un cambio pequeño en la velocidad del flujo ocasionará el depósito de sedimentos y así generan una compleja maraña dé canales convergentes y divergentes separados por bancos e islotes de arena.

Los depósitos formados por corrientes interconectadas son muy irregulares en su estratificación y tienen un amplio rango de tamaños de grano. La figura 2.2 muestra una sección transversal de un depósito de ese tipo. Sus características comunes son:

1. Los tamaños de los granos varían generalmente entre los de gravas y limos. Las partículas con tamaños asociados a las arcillas no se encuentran regularmente en esos depósitos.

2. Aunque el tamaño de los granos varía ampliamente, el suelo en una lente o bolsón dado es bastante uniforme.

3. En cualquier profundidad, la relación de vacíos y el peso unitario pueden variar enormemente dentro de una distancia lateral de sólo unos pocos metros. La variación se observa durante la exploración del suelo para la construcción de la cimentación para una estructura. La resistencia a la penetración estándar (valor 1V) amia profundidad dada obtenida en varios barrenos, será altamente irregular y variable.

Los depósitos aluviales están presentes en varias partes al oeste de Estados Unidos, como en el sur de California, Utah y partes de Nevada. Una gran cantidad de sedimentos originalmente derivados de las Montañas Rocallosas fue acarreado hacia el este para formar los depósitos aluviales de las Grandes Planicies. En menor escala, este tipo de depósitos de suelo natural, dejado atrás por las corrientes de agua interconectadas, se encuentran también localmente.

 Figura 2.2 Sección transversal de un deposito de corrientes interconectadas

Depósitos Aluviales – Suelos.

Los depósitos de suelo aluvial son generados por la acción de corrientes de agua y ríos, se dividen en dos categorías principales: (1) depósitos de corrientes interconectodas y (2) depósitos causados por el serpenteo meándrico de corrientes.

-Depósitos de Corrientes Interconectadas.

-Depósitos de Cinturones Meándricos.

Suelos Residuales.

Los depósitos de suelo residual son comunes en los trópicos, en Hawaii y en el sureste de Estados Unidos. La naturaleza de un depósito de suelo residual dependerá generalmente de la roca madre. Cuando las rocas duras como el granito y el gneis sufren intemperismo, la mayor parte de los materiales tienden a permanecer en ese sitio. Esos depósitos de suelo tienen generalmente una capa superior de material arcilloso o de arcilla limosa debajo de la cual se encuentran capas de suelo limoso y/o arenoso. Debajo se encuentran generalmente una capa de roca parcialmente intemperizada y luego una de roca sana. La profundidad de la roca sana puede variar ampliamente, aun dentro, de una distancia de unos pocos metros. La figura 2.1 muestra el registro de un barreno en depósito de suelo residual derivado del intemperismo de un granito.

A diferencia con las rocas duras, algunas rocas químicas como la caliza, están hechas principalmente de mineral de calcio (CaCO3). El yeso y la dolomita tienen grandes concentraciones de minerales dolomíticos [CaMg(C03)2]. Esas rocas tienen grandes cantidades de materiales solubles, algunos de los cuales son removidos por el agua freática, dejando atrás la fracción insoluble de la roca. Los suelos residuales derivados de rocas químicas poseen una zona gradual de transición al lecho de roca; como muestra la figura 2.1. Los suelos residuales derivados de la intemperización de rocas tipo calizas son casi todos de color gris; aunque de tipo uniforme, la profundidad de la intemperización puede variar considerablemente. Los suelos residualés inmediata mente arriba del lecho rocoso están normalmente consolidados. Las cimentaciones de gran tamaño con grandes cargas sobre ellas son susceptibles a grandes asentamientos por consolidación en esos suelos. 

 Figura 2.1 Registro de un Barreno para un suelo residual derivado de granito.

Depósitos Naturales del Suelos: Origen del Suelo.

La mayoría de los suelos que cubren la tierra están formados por el intemperismo de varias rocas. Existen dos tipos generales de intemperismo: (1) mecánico y (2) químico.

El intemperismo mecánico es el proceso por el cual las rocas se fracturan en piezas de menor tamaño bajo la acción de fuerzas físicas, como la corriente de agua de los ríos, viento, olas oceánicas, hielo glacial, acción de congelamiento, además de expansiones y contracciones causadas por ganancia y pérdida de calor.

El intemperismo químico es el proceso de descomposición química de la roca original En el caso del intemperismo mecánico, la roca se fractura en piezas menores sin cambiar su composición química. Sin embargo, en el intemperismo químico, el material original se cambia a otro totalmente diferente. Por ejemplo, el intemperismo químico de los feldespatos puede producir minerales arcillosos.

El suelo producido por el intemperismo de rocas llega a ser transportado mediante procesos físicos a otros lugares. Esos depósitos se llaman suelos transportados. Por otra parte, algunos suelos permanecen donde se forman y cubren la superficie rocosa de la que se originan y se conocen como suelos residuales.

Según sea el agente de transporte, los suelos transportados pueden subdividirse en tres categorías principales:

1. Aluviales fluviales: son depositados por corrientes de agua
2. Glaciales: depositados por la acción de los glaciares
3. Eólicos: depositados por la acción del viento

En adición a los suelos transportados y residuales, se tienen turbas y suelos orgánicos, originados de la descomposición de materiales orgánicos.

Depósitos Naturales de Suelo y Exploración del Subsuelo – Diseño Cimentaciones.

Introducción.

Para diseñar una cimentación que soporte adecuadamente una estructura, un ingeniero debe conocer el tipo de depósitos de suelo que la soportarán. Además, los especialistas de cimentaciones deben recordar que el suelo, en cualquier sitio, con frecuencia no es homogéneo, es decir, el perfil del suelo puede variar Las teorías de la Mecánica de Suelos contienen condiciones idealizadas, por lo que la aplicación de esas tesis a la Ingeniería de Cimentaciones implica la evaluación inteligente de las condiciones del sitio y de los parámetros del suelo. Hacerlo así, requiere algún conocimiento de los procesos geológicos por los cuales el depósito de suelo fue formado, complementado por una exploración del subsuelo. El buen juicio profesional constituye una parte esencial de la Ingeniería Geotécnica y éste se adquiere sólo con la práctica.

Este capítulo se divide en dos partes. La primera es un panorama general de los depósitos naturales de suelo generalmente hallados y la segunda describe los principios generales de la exploración del subsuelo.