08 aplicaciones de_la_g_geologia_en_la_ing_civil

División de Ingenierías Civil y
Geomática.
GEOLOGIA .
TEMA 8
Aplicaciones de la Geología a la
Ingeniería Civil.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil
OBJETIVO.
El alumno relacionara los conocimientos
adquiridos, con el entorno geológico a
escala nacional, regional y local. Se
realizara la interpretación de cartas
(topográficas, geológicas, geotécnicas,
etc.) fundamentales para trabajos de
construcción tales como superficiales,
subterráneas y cimentaciones.

ÍNDICE
1) CARTAS GEOLÓGICAS
22)) GGEEOOLLOOGGÍÍAA DDEE LLAA RREEPPÚÚBBLLIICCAA MMEEXXIICCAANNAA
3) ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CUENCA
DDEE MMÉÉXXIICCOO
4) FUNDAMENTOS DE GEOLOGÍA AMBIENTAL
RELACIONADOS CON LA INGENIERÍA CIVIL
5) OBRAS SUPERFICIALES, SUBTERRÁNEAS Y
CIMENTACIONES

1) CARTAS GEOLÓGICAS

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Cartas Geológicas
ANTECEDENTES
Desde épocas remotas, el hombre para comunicar
a sus semejantes el lugar en donde había comida,
agua, animales de caza u otras cosas interesantes
o útiles, dibujaba en la tierra por medio de
símbolos, la forma de llegar y regresar de dicho
lugar sin perderse. Para hacer más duraderos sus
dibujos, los hacía en las paredes de sus cuevas
por medio de pinturas y posteriormente en tablillas
de arcilla y en papel.

Estas descripciones gráficas fueron llamados
mapas y tomaron importancia por sus usos
agrícolas, para planeación demográfica, recursos
económicos y fines militares.
Actualmente se conoce prácticamente toda la
superficie del planeta, con más o menos detalle,
debido a los avances en el diseño de mapas y a la
utilización de la fotografía tomada desde aviones
y satélites; sin embargo, el uso directo de
aerofotos no es práctico, y se procesan éstas para
obtener mapas más claros y comprensibles, en
los cuales por medio de signos convencionales se
representan las principales características del
terreno.

DATOS QUE CONTIENE UNA
CARTA GEOLÓGICA
El mapa o carta se identifica por un nombre y un
número clave. El nombre se deriva de la
referencia más importante q que e está dentro de la
carta y puede ser una ciudad, un pueblo, un lago
o una montaña notable
La República Mexicana está dividida en 21
cuadros que q miden cuatro grados de latitud, por
seis de longitud cada uno y que son identificados
por las letras D, E, F, E, H, e I en latitud, y por los
números 11 a 16 en longitud.

En las cartas se encuentran identificados los
accidentes de terreno con curvas de nivel en las
cuales se indica a que altura se encuentran sobre
el nivel del mar, así como ríos, arroyos, puentes,
carreteras, caminos vecinales, brechas, ciudades,
pueblos, rancherías, minas, lagos, golfos,
océanos, aeropuertos, pistas aéreas, panteones,
etc. etc.

ESCALAS
Los mapas o Cartas Topográficas se producen en
diferentes escalas, que van desde uno a cinco
millones (1:5,000,000), hasta uno a cincuenta mil
(1:50,000). Las más útiles son las de 1:50,000, por
ser las que muestran detalles más pequeños.
En esta escala, las características del terreno se
representan en el mapa, reducidas cincuenta mil
veces representando cincuenta mil unidades
iguales sobre el terrero; por ejemplo, si un objeto
representado en el mapa mide un centímetro, en
la realidad medirá 500 mts.

Las cartas geológicas tienen el propósito de hacer
una cartografía geológica detallada del territorio en
estudio.
Las cartas geológicas contienen como información
principal las siguientes características:
• Infraestructura
9 carreteras
9 poblados
99 líneas férreas
9 líneas de electrificación
9 entre otras.

• Litología
9 tipos de roca
9 formaciones
9 facies
9 intrusivos
99 etc.
•• Estructural
9 fallas
9 fracturas
99 flujos
9 cabalgaduras
9 ejes

• Muestreo
9 petrográfico
9 paleontológico
9 radiométrico
9 entre otros tipos.
• Yacimientos Minerales
99 metálicos
9 no metálicos (minas y alteraciones)
• Secciones geológicas representativas.
• Columna estratigráfica.

COMO LEER UNA CARTA
GEOLOGICA.
¾ Lo primero que hay que hacer al tratar de leer
una carta es Orientarla.
¾¾ La carta se encuentra cuadriculada por
coordenadas verticales y horizontales, las
verticales pertenecen a los meridianos (líneas de
norte a sur) y las horizontales a los paralelos
(líneas de este a oeste) y cada uno se encuentra a
un grado de distancia.
¾ La parte superior o encabezado de la carta
corresponde al norte, recordando que el globo
terráqueo está dividido en 360 grados, como
cualquier circulo. Entre uno y otro existen
divisiones. A estas divisiones se les llama
minutos y son 60.

¾ Para orientar una carta carta, sobre una superficie
plana, colocando la brújula sobre uno de los
meridianos, se procura que el pelo de la brújula
siga la misma dirección del meridiano, enseguida
se gira la carta suavemente hasta que la aguja de
la brújula corresponda a la línea negra de la tapa
fija de la misma y por consiguiente también estará
alineada con el meridiano. Conseguido esto, la
carta está orientada
¾¾ Siempre se debe de recordar que los meridianos
apuntan hacia el norte astronómico y que el norte
magnético en el que apunta la brújula se
encuentra a 15 grados a la derecha del
astronómico, por lo que habrá de hacerse una
corrección respecto a las direcciones que se
tomen, restándole 15 grados.

2) GEOLOGÍA DE LA REPÚBLICA
MEXICANA

Aplicaciones de la Geología a la Ingenieria Civil – Geología de la
República Mexicana
• En la República Mexicana, los materiales que
predominan son las rocas de origen sedimentario
como las calizas dolomitas, margas,
conglomerados, areniscas, lutitas y sedimentos
aluviales y lacustres no consolidados, etc.
• En segundo término fundamentalmente están las
rocas ígneas extrusivas como los basaltos,
andesitas, doleritas y diabasas, riolitas, dacitas,
pórfidos cuarcíferos, traquitas y cenizas
volcánicas. Entre las rocas ígneas intrusivas
están los granitos, dioritas, pórfidos cuarcíferos,
sienitas, peridotitas, cerpentinitas, grabos,
doleritas, piroxenitas y noritas.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Geología de la
República Mexicana
La República Mexicana durante el periodo
Precámbrico (Era Paleozoica o Primaria) estaba
constituida, lo que hoy es Sonora, por pequeñas islas
formadas de rocas metamórficas y las costas de
Guerrero, Oaxaca y Chiapas por rocas intrusivas y
metamórficas.
En la Era Mesozoica o Secundaria la península de
Baja California, Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas,
San Luis Potosí. Querétaro, Zacatecas, Hidalgo y
Durango estaban formados por rocas intrusivas y
sedimentarias que también se encuentran hacia el
sur y otros estados de la República, pero en menor
proporción inclusive como rocas metamórficas.

República Mexicana
Las rocas sedimentarias, principalmente del
Cretácico (las más estudiadas por su relación con
los grandes yacimientos de petróleo) junto con las
rocas intrusivas, extusivas y las sedimentarias del
Cenozoico (Era Terciaria) fueron las que definieron la
forma actual de la República Mexicana, que se divide
en dos grandes regiones del centro hacia el Océano
Pacífico llamada Epimesozoico y del centro hacia el
Océano Atlántico llamada Epihercianas, aunque esta
última se originó en el Paleozoico superior. La
corteza terrestre está constituida fundamentalmente
por silicio y aluminio pero su composición depende
de la proporción de otros.

República Mexicana
La República Mexicana se encuentra sobre la placa
norteamericana, la cual está en contacto en el
Pacífico con las placas de cocos y la del pacífico. La
de cocos por ser menor se está colocando debajo de
la norteamericana y sus rugosidades generan
tensiones que al liberarse provocan sismos como el
del 19 de septiembre de 1985.
La parte superficial de la unión de estas dos placas se
conoce como trinchera de subinducción.

3) ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA
DE LA CUENCA DE MÉXICO.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Zonificación geotécnica
de la Cuenca de México
La cuenca de México es una unidad hidrológica
cerrada (aunque actualmente drenada en forma
artificial) de aproximadamente 7 000 km2.
Su parte más baja, una planicie lacustre, tiene una
elevación de 2 240 m sobre el nivel del mar.
La cuenca se encuentra rodeada en tres de sus lados
por una magnífica sucesión de sierras volcánicas de
más de 3 500 m de altitud (El Ajusco hacia el sur, la
Sierra Nevada hacia el oriente y la Sierra de las Cruces
hacia el poniente).

Aplicaciones de la Geología a la Ingenieria Civil – Zonificación geotécnica
Hacia el norte se encuentra, limitada por una sucesión
de sierras y cerros de poca elevación (Los Pitos,
Tepotzotlán, Patlachique, Santa Catarina, y otros).
Los picos más altos (Popocatépetl e Iztaccíhuatl, con
una altitud de 5 465 y 5 230 m sobre el nivel del mar
respectivamente) se encuentran al sureste de la
cuenca.
Varios otros picos alcanzan elevaciones cercanas a los
4 000 m. Estas montañas periféricas representan un
límite físico importante a la expansión de la mancha
urbana.

Aproximadamente en el año 1000 de nuestra era, el
sistema lacustre del fondo de la cuenca cubría
aproximadamente 1 500 kilómetros cuadrados, y estaba
formado por cinco lagos someros, encadenados de
norte a sur: Tzompanco, Xaltocan, Texcoco, Xochimilco
y Chalco.
Los dos lagos del sur, Chalco y Xochimilco, y los dos
del norte, Tzompanco y Xaltocan, eran algo más
elevados y sus aguas escurrían hacia el cuerpo de
agua central más bajo, Texcoco, donde la escorrentía
de toda la cuenca se acumulaba antes de evaporarse a
la atmósfera.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Zonificación geotécnica

En las cuencas abiertas, el destino final de las sales
disueltas es el mismo que el del agua que las acarrea:
los océanos, en los que se han acumulado sales
durante largos periodos geológicos.
En la cuenca de México, como en todas las cuencas
cerradas, el destino final de las sales acarreadas por el
agua es la parte más baja de la cuenca, donde el agua
se evapora y las sales se van acumulando lentamente a
lo largo de cientos o miles de años. Las aguas del Lago
de Texcoco, en consecuencia, eran salobres; y desde el
punto de vista geológico formaban un verdadero "mar
interior", como atinadamente se refirió Hernán Cortés a
este gran cuerpo de agua.

La mayoría de los estudios hechos sobre la Cuenca de
México, se refiere a las rocas volcánicas o a la
sedimentología, en las que incluyen varias de las rocas del
Xitle y de la porción oeste del Ajusco.
La provincia fisiográfica en la que está incluida el área de
nuestro estudio, se encuentra en la parte sur de la llamada
Mesa Central. La Cuenca de México es la parte más alta de la
zona Volcánica Transmexicana. Está formada, casi en su
totalidad, de mantos de lava y materiales piroclásticos.
En la parte sur de la Cuenca, el espesor de estos materiales
es enorme, según indican los estudios geofísicos. La
composición de los mantos de lava que se encuentran en ella
van de ácidos a básicos, predominando los andesíticos.

El piso de la Cuenca está formado en parte de
sedimentos lacustres, originados en lagos durante el
Pleistoceno Superior y el Holoceno. La serie basáltica
Chichinautzin del Pleistoceno Superior y del Holoceno
que se sobreponen a acuñamientos, como un complejo
de múltiples conos cineríticos, conos escóriasenos,
anillos de tefra y mantos de lava, tefra y brechas
volcánicas, con sedimentos volcánicos entreverados,
todos ellos de composición basalto - andesítica.
La Cuenca de México se localiza en el extremo sur del
Altiplano, sobre el paralelo 19º03’53 y el 20°11’09 de
latitud norte y 98°11’53 a 99°30’24[1] de longitud oeste,

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Fundamentos de
geología ambiental relacionados con ingeniería civil
Los mexicas conservaban un delicado equilibrio entre
lo tomado y lo devuelto a los lagos, que les permitía
vivir en armonía con el medio.
Mientras que en la colonia se convirtió en foco de
graves problemas como epidemias, pérdida de vidas y
bienes, etc., que motivó la necesidad de desaguar la
cuenca a toda costa, comenzando con grandes obras
hidráulicas que derivarían en el agravamiento de unos
problemas y la creación de otros nuevos.

Como el hacer pozos para la extracción de agua para el
consumo, el subsuelo se empezó a hundir cada vez
más por la aceleración de la falta de líquido y la
compactación de limos y arcillas del subsuelo; con
esto, las construcciones sufrieron graves daños y
desnivelaciones que en algunos casos han causado el
derrumbamiento, o bien, en la actualidad son ejemplo
de obras de ingeniería muy complejas, como el Palacio
Nacional, Bellas Artes y el Rescate de la Catedral
Metropolitana.

En base a esto se busca la solución en cuanto a crear
salidas artificiales de la cuenca para desaguarla y evitar
los problemas de inundaciones.
Por lo que comienza la construcción del drenaje
profundo, y sus diferentes conectores, interceptores y
sistemas de bombeo que logran desaguar la cuenca.
Esta medida va a provocar problemas de carácter
ecológico pues el clima cambia de forma drástica,
haciéndose más seco.

geología ambiental relacionados con ingeniaría civil
El manto freático baja y por la tanto, la extracción de
agua para consumo decrece y hay que traerla de fuera
de la cuenca, con costosas obras para que pueda subir
a los más de 2000 msnm. desecando y contaminando la
periferia.
Es por eso que en los últimos años se volvió a la idea
de hacerse “amigo” del medio, se preocupan por la
ecología, es cuando comienzan las campañas de
reforestación, creación de lagunas de regulación que
ayudan al reabastecimiento del manto acuífero y ayudan
a disminuir las inundaciones de delegaciones como
Iztapalapa o Álvaro Obregón; la creación y rescate de
parques ecológicos y muchas obras más.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil.
55)) OOBBRRAASS SSUUPPEERRFFIICCIIAALLEESS,
SUBTERRANEAS Y
CIMENTACIONES.

Aplicaciones de la Geología a la Ingeniería Civil – Obras superficiales,
subterráneas y cimentaciones
Una clasificación de obras superficiales
pueden ser las siguientes:
1. Presas
2. Túneles
3. Vías Terrestres
4. Obras Portuarias
5. Canales y ductos
6. Edificaciones
7. Bancos de materiales

Presas
Una presa es una obra civil que se construye a través de
un curso de agua (río o arroyo) con objeto de derivar o
almacenar sus aguas o regular su curso fuera del cauce.
La derivación se hace al sobreelevar el nivel de agua de
la corriente con una estructura rígida de mampostería o
de concreto, la que en época de avenidas es cubierta
por las aguas que fluyen sobre ella.
El almacenamiento se logra al cerrar el paso al curso de
agua, obligando de esta manera a que el agua se
acumule en el valle aguas arriba del sitio en que se
coloca el obstáculo; esto provoca que la energía con la
que viene el agua disminuya, con lo que se origina el
embalse.

Una presa de almacenamiento consta de cuatro partes:
• La cortina que es la estructura principal y la más importante
que se construye como barrera para almacenar el agua.
• El vertedor u obra de excedencias.
• La obra de toma y,
• El embalse.
La selección y sitio para la construcción de una presa y la
ubicación precisa de la cortina y obras auxiliares requiere de
la cuidadosa consideración de factores como:

• Topografía: forma y amplitud del estrechamiento y
longitud del valle fluvial.
• Condiciones geológicas: tipo de rocas, presencia
de fallas, bancos de material.
• Mano de obra disponible.
• Aspectos socioeconómicos.

USO DE LAS PRESAS.
Los usos que puede tener una presa son muy variados, sin
embargo se pueden dividir en dos grandes grupos:
ƒ Aprovechamiento:
a) Irrigación.
b) Abastecimiento de agua potable.
c) Generación de energía eléctrica.
d) Navegación.
e) Recreación.
f) Acuacultura.
g) Vasos reguladores.
h) Tanques de enfriamiento.
i) Jales.
j) Salmueras.
k) Aguajes.

TIPOS DE CORTINA
De acuerdo con su altura, a sus funciones o a otras características; sin
embargo la clasificación más usada es la que se hace con relación a sus
materiales de construcción y a sus estructura.
Relleno hidráulico
Sección homogénea
a) Tierra
Materiales sueltos compactada
co pac ada
(tierra y roca)
(Estructuras
Deformables)
b) Materiales graduados
c) Enrocamiento
Núcleo de tierra
(impermeable)
Pantalla de Materiales cementados
) concreto
d) Gravedad Masiva
aligerada
(concreto o mampostería)
(Estructuras
rígidas)
e) Contrafuertes
f) Arco y arco bóveda
Machones
Losas planas
Arcos o
bóvedas
múltiples
g) Arco gravedad
múltiples.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CORTINAS.
MATERIALES SUELTOS:
Están constituidas por terraplenes de tierra y/o roca con núcleo para
controlar filtraciones. Usualmente consiste de material arcilloso o si no es
posible encontrar cantidades suficientes en las cercanías, se usan
pantallas de concreto asfáltico colocadas sobre el parámetro de aguas
arriba.
Este tipo de presas imponen menores niveles de esfuerzo sobre las
cimentaciones que las presas de materiales cementados. Por lo tanto, es
más fácil que absorban las deformaciones que puedan producirse por
asentamiento producto de actividad sísmica, o por el peso de la
estructura misma.

MATERIALES CEMENTADOS (MAMPOSTERÍA O CONCRETO)
Son estructuras no deformables, de altura y peso variables, costosas;
requieren de cimentaciones sólidas, por lo que deben ser diseñadas para
resistir actividad sísmica. Se construyen simplemente de concreto o
concreto armado. Este tipo de presas no resisten asentamientos
diferenciales y requieren como todas las obras civiles, de estudios muy
detallados del sitio donde se construirán.
El tipo de cortina se selecciona de acuerdo con los siguientes factores:
Topografía: En lo que concierna a las condiciones topográficas, debe
reunir dos condiciones:
¾ El sitio de la cortina hay que tratar de encontrar una boquilla lo más
estrecha posible que presente una superficie mínima para la
cimentación y un volumen mínimo para las excavaciones.
¾ Que el valle ocupado por aguas, se amplíe inmediatamente aguas
arriba del sitio de la cortina para que la capacidad del
almacenamiento pueda ser considerable.

Geología: Las condiciones geológicas son las que juegan el papel más
importante en la construcción de una presa, es decir, el terreno es en
cierta forma el director de la obra, es el que manda.
Las presas requieren más de un buen terreno. Lo necesitan en el fondo y
en los flancos, a lo ancho, a lo alto y en profundidad; las superficies y los
volúmenes de terreno en contacto con la obra misma bañado o penetrado
por las aguas que son almacenadas, son considerables.
En efecto jamás el terreno de cimentación de una gran presa es
homogéneo ni uniformemente sano. La importancia que tiene determinar
por todos los medios de exploración que se tengan a la mano, se trata, al
investigar un sitio determinado, de una geología muy particular a pequeña
escala, que nos hable:
I. De la resistencia mecánica del terreno.
II. Del equilibrio de los taludes.
III. De las condiciones estructurales en relación con los estudios
mencionados.
IV. De la condiciones de permeabilidad del terreno.

Las condiciones geológicas que debe reunir un sitio para un determinado
tipo de cortina son:
Para una cortina de gravedad: El área de cimentación, de un terreno
particularmente impermeable e incompresible, para no tener
asentamientos diferenciales. En caso contrario se corre el riesgo de
falla.
Para una cortina de arco: Requiere de un sitio de donde las rocas
de los apoyos o estribos, presenten buenas condiciones de
estabilidad. Si hay el temor de inestabilidad de los apoyos o riesgo
de derrumbes debidos al echado de las capas, a la acción de
agentes atmosféricos, hay que tratar de descartar el proyecto.
Cortinas de contrafuertes y arcos múltiples: La condición esencial
es que el terreno de cimentación sea de buena calidad.
Cortina de enrocamiento: Se debe escoger un sitio donde las
condiciones esenciales impliquen no estar sujeta ni a
asentamientos diferenciales ni a la erosión que provoque
infiltraciones bajo la cortina.

Cortinas de tierra: Son aquellas donde más convienen sobre un
terreno de cimentación no rocoso, a condición de verificar su
resistencia y asegurarse que no contenga materia orgánica ni
arcillas expansivas o muy plásticas que corran el riesgo de ser
expulsadas por el peso del dique o por la presión de las aguas del
embalse.
Aspectos económicos: Dentro de los elementos más importantes a
considerar se encuentran:
1. La localización de los materiales de construcción para la
cortina, considerando las distancias de acarreo, costos de
obtención, calidad, volumen, etc.
2. La disponibilidad de mano de obra.
3. Aspectos legales sobre compra o indemnizaciones del sitio o
de los sitios donde se localizara la obra

Colocación de material 4 o enrocamiento de protección en el talud o parámetro
aguas abajo de la cara terminada de la cortina

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS
Se presentan frecuentemente en los sitios de construcción de presas son
relativos a: fenómenos de geodinámica, filtraciones, resistencia de la roca
o suelo, azolves, entre otros.
FENÓMENOS DE GEODINÁMICA EXTERNA
Deslizamientos y reptación
El término deslizamiento se refiere al desplazamiento rápido de una masa
de roca, suelo residual o sedimentos contiguos a un talud, en la cual el
centro de gravedad de la masa en movimiento avanza e una dirección
hacia abajo y hacia fuera. Un movimiento similar que se presenta a una
velocidad imperceptible es llamado reptación.
Los desplazamientos varían de acuerdo con ciertas características que
presentan dichas discontinuidades como son: orientación, rugosidad,
relación con la estructura geológica, grado de saturación de agua,
características de fricción y relleno.

Las principales discontinuidades donde puede haber movimiento en masa
del terreno son:
a) Estratificación y foliación
b) Fracturas:
c) Fallas
d) Discordancias
e) Límites entre rocas saturadas y no saturadas
f) La base de rocas intemperizadas
Algunas causas de deslizamiento
Los más responsables son la gravedad, peso y su distribución carga y
descarga, variación e intensidad de la presión de poro, fuerzas de
expansión y contracción, remoción de soportes, cambios de pendiente,
alteración, saturación de agua, sismos, actividad volcánica y disminución
de la resistencia con el tiempo

Medidas para prevenir los deslizamientos
Estas medidas varían ampliamente, entre las más comunes se tiene:
relleno, reducción del ángulo del talud, disminución del peso, anclado de
la roca, colocación de pilas, el uso del concreto lanzado, instalación de
drenaje dentro del macizo rocoso.
Filtraciones
Se debe considerar la presencia de algunos factores como son:
ƒ Cavernas, canales, fallas y fracturas interconectadas, por lo que debemos observar
su frecuencia, grado de abertura y tipo de relleno.
ƒ Cauces sepultados que puedan originar una vía de filtración para el agua, de
acuerdo con su posición respecto a la obra y el embalse.
ƒ El fracturamiento de tipo tectónico, produce filtraciones moderadas, sin embargo es
necesario conocer cuál es la dirección del agua que se infiltra.
ƒ La solubilidad de la roca, que puede producir grandes cavernas, principalmente en
calizas, halita, yesos o rocas poco cementadas como loess.
ƒ Las rocas no solubles como las ígneas cristalinas, algunas areniscas, las
metamórficas masivas, etc.(solamente si están fracturadas o falladas)

Asentamientos
Las cortinas ejercerán una presión sobre los materiales en que fueron
construidas (suelos y rocas), debido a su propio peso y a otras fuerzas que
actúan sobre ellas.
El problema de deformación bajo cargas pesadas puede ser crítico. En el caso
de areniscas poco cementadas o donde el cementante es arcilloso, éstas
tendrán poca resistencia a la compresión.
Los asentamientos desiguales en las diversas zonas de la cortina pueden
causar agrietamientos de gran tamaño. Para estos casos se debe recurrir a un
riguroso estudio de mecánica de rocas o de suelos.
Azolvamiento
Algunas presas propuestas no han sido construidas por conocerse que los
azolves las harían inútiles en poco tiempo. Una forma de detener el material
que es transportado por el rió, es por medio de tratamientos de control de
erosión de suelos en la cuenca y a través de campañas de reforestación. Ya
se buscan procedimientos para desazolvar las presas y, posiblemente en un
futuro cercano, se llegue a una solución económica que permita rescatar las
obras.

Bancos de material
La construcción de una presa requiere de grandes cantidades de
materiales; arena y grava como agregados para concreto, arcillas para
rellenos y corazones impermeables, piedra para mampostería y
recubrimientos, arena y grava para filtros, etc.
Una de las funciones más importantes de los estudios geológicos,
sobre todo en la etapa de investigación preliminar, es la evaluación de
los bancos de material. La localización, cantidad y calidad de los
mismos pueden modificar la localización del sitio, o bien influir de
manera directa en el tipo de presa por construir.
El estudio de los bancos propuestos se puede hacer, según el caso,
con pozos a cielo abierto, con perforaciones de diamante o métodos
geofísicos. El objetivo de determinar las características del material,
el volumen aprovechable y los procedimientos de ataque más
apropiados para cada lugar.

MÉTODOS DE EXPLORACIÓN
DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas
de
investiga
ió
Levantam
iento
geológico
Pozos a
cielo
abierto y
t i h
Túneles y
socavone
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Perforaci
ones
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Métodos
geoeléctri
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Métodos
geosísmi
ción trincheras cos
Selección
del sitio y
reconoci
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X X preliminar
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detallada
del sitio
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DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas
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geológico
Pozos a
cielo
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trincheras
Túneles y
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Vista de margen izquierda

TÚNELES
INTRODUCCIÓN
La construcción de un túnel, tanto mayor cuanto más compleja sea
ésta y que la obra se encuentre a profundidad considerable.
La construcción de un túnel requiere de la geología en la etapa de
estudios preliminares y de detalle, en la construcción e inclusive
durante la operación. Esta geología nos debe hablar a gran escala del
comportamiento presente y futuro del macizo rocoso, que va a ser
modificado con la construcción del túnel.

Definición y tipos de túneles
Los túneles son excavaciones lineales subterráneas, de pequeña
altura y anchura en comparación con su longitud; de acuerdo
con el uso:
a) Túneles de acceso a minas, útiles parea desalojar los materiales
extraídos, para desalojar las aguas subterráneas o para dar
ventilación.
b) Túneles para transporte: carreteros, para peatones, para
navegación o ferrocarriles. Éstos son los más largos y en
ocasiones los más difíciles de excavar.
c) Túneles para conducción de agua; que pueden ser vertedores,
de desfogue o de desvío, etc.
d) Túneles militares.
e) Túneles de acceso a cámaras o bóvedas subterráneas.
f) Túneles de utilidad pública, para llevar cables, gas, agua.

Las partes de un túnel son:

Los métodos convencionales de tuneleo, también llamados
“clásicos”, son operaciones cíclicas que en general tienen esta
secuencia: perforación, carga, explosión, rezagado e instalación de
soportes (si son necesarios).

Problemas geotécnicos en túneles
Las interrogantes que se le presentan al constructor de túneles y que
deben ser contestadas por un geólogo con experiencia en geotecnia:
1. ¿Se excavará el túnel completamente en roca sana o se encontrarán zonas
intemperizadas o alteradas por acción hidrotermal o bien canales o cauces
sepultados, rellenos con material permeable?
2. ¿Se obtendrá durante la excavación una sección limpia o habrá sobre
excavación?
3. ¿Será la roca fácilmente excavada y perforada o por el contrario difícil?
4. ¿Existen razones que den lugar a pensar en la posibilidad de
desprendimientos de rocas grandes o pequeñas del techo del túnel?(¿Qué
parte del túnel necesitará soportes o ademes y de qué tipo?)
5. Si existen fallas, ¿qué posición guardan éstas con respecto al eje del túnel,
qué longitud lo afectan y cual es la magnitud del afallamiento para que
llegue a encontrarse roca triturada?
6. ¿En qué puntos y en qué cantidades será encontrada agua?

7. Si existen materiales no consolidados en los portales de entrada o salida
del túnel o bien si la roca está muy intemperizada en estos lugares, ¿en
qué longitud se verá afectado el túnel y qué dificultades especiales se
presentarán en las excavaciones iniciales?
8. ¿Hay posibilidad de encontrar muchas dificultades en las partes profundas
del túnel en zonas de roca que se está hinchando por la liberación de
esfuerzos, o bien se presentarán desprendimientos violentos de roca?
9. ¿En qué caso de túneles de presión, se requerirá un refuerzo o
revestimiento a todo lo largo del túnel, o sólo en ciertos lugares, como por
ejemplo en las vecindad de fallas?
10. ¿Se encontrarán en el túnel zonas de altas temperaturas o de gases
tóxicos o venenosos?
Los problemas geotécnicos que se presentan con mayor frecuencia en túneles
son:

Fallas
Se debe conocer la posición que guardan éstas con respecto al eje del
túnel y la longitud en que lo afectan. Se determinará también si son
activas o no, la magnitud que tiene para saber si se encontrará roca
triturada en la zona del túnel.

Si se cruza una falla activa, el túnel puede verse sometido a grandes
esfuerzos cortantes de gran peligro. El corrimiento puede ocurrir, claro, en
cualquier dirección, de acuerdo con el sentido de los esfuerzos y la
orientación de la superficie de corrimiento, respecto del túnel.
Es aconsejable tratar de atravesar las fallas perpendicularmente, para
disminuir el área con problemas; y si por necesidades del proyecto es preciso
seguirlo paralelamente, conviene que la obra se encuentre lo más alejada
posible de ellas.
En una zona afallada, el terreno suele encontrarse también fracturado y ser
inestable, esto último debido principalmente a la presencia de materiales
alterados o faltos de cohesión, como la salbanda que tiende a aumentar su
volumen produce desplazamientos o roturas en el revestimiento. También
puede hallarse milonita, material impermeable susceptible de dificultar o
detener el movimiento de las aguas subterráneas de uno a otro lado de la
falla y que provoca fuertes cargas hidrostáticas sobre el túnel.
Las fallas se constituyen en planos de debilidad y por lo mismo de
deslizamiento. Es posible también que estas estructuras se conviertan en vías
de acceso o salida de agua del túnel, si es que están abiertas o rellenas de
material permeable.

Estratificación
En la selección de la localización y profundidad del eje del túnel, la posición
relativa de la estratificación debe ser estudiada cuidadosamente.
La presión total sobre un túnel y la forma como ésta se distribuye a lo largo de
él en rocas sedimentarias, depende principalmente de la estratificación.
Las rocas con estratificación inclinada pueden presentar problemas de
estabilidad, sobre todo si se encuentran alteradas, afalladas o fisuradas.
Además pueden ocasionar deslizamientos, por lo cual hay que seleccionar
correctamente el sentido de ataque y el método de perforación.
Anticlinales y sinclinales
Los anticlinales presentan condiciones más favorables para ubicar un túnel, en
primer lugar porque la presión que existe en el centro de éste es menor que en
un sinclinal y en segundo porque si la formación es permeable, en un anticlinal
el agua tiende a escurrir, mientras que en los sinclinales se acumula en el
centro.

Sin embargo hay que tener en cuenta que en los anticlinales los estratos
superiores están más deformados debido al plegamiento y por tanto más
fisurados que los estratos inferiores de la estructura, por lo que ews
aconsejable tratar de situar el túnel a una profundidad en la cual el
fracturamiento no tenga consecuencias.
Filtraciones
Al construirse un túnel pueden variar las condiciones hidrológicas del sitio, por
lo que se tratará de conocer la posición del nivel freático del agua del macizo
rocoso.
La presencia de agua dentro del túnel ocasiona problemas en los trabajos de
construcción, ya que hay penetraciones de varios modos (goteo, corriente
continua a través de las paredes de la perforación o bien a gran presión si está
confinada).
Las zonas de falla, según sus características, relleno arcilloso o roca
fracturada se pueden comportar, o bien como un umbral impermeable que
impida el paso del agua, o como buen acuífero. Rocas como las calizas,
dolomías, yesos y rocas volcánicas como los basaltos escoriáceos o
fracturados, siempre tiene una elevada permeabilidad.

Naturaleza de la roca o suelo en los portales de entrada o salida.
Por lo regular en estos lugares, donde para poder encapillar la obra, es
necesario remover un gran volumen de materiales, sobre todo cuando
corresponden a sitios con rocas de fácil alteración, zonas de falla,
estratificadas con posición no favorables al eje del túnel o con movimiento en
masa del suelo (creep, solifluxión, otros)

Rocas sometidas a esfuerzos (bufamientos y reventones)
En el caso de túneles profundos y en terrenos donde hay rocas de naturaleza
arcillosa como: tobas, lulitas, esquitos micáceos y pizarras, llegan a
presentarse deformaciones poco tiempo o inmediatamente después de abierta
la obra, las cuales tienen relación con la liberación de presiones del macizo
rocoso. Estos bufamientos o deformaciones hacia el interior de la obra son
notables sobre todo cuando las rocas arcillosas tienen entre sus componentes,
minerales bentoníticos y éstos se ponen en contacto con agua o humedad
proveniente de la misma formación rocosa. Estos materiales corresponden es
sitios localizados como en el caso de fallas, donde aunado al bufamiento de
los materiales se presenta un volumen considerable de agua.
La anhidrita también en presencia de agua se transforma en yeso, con un
aumento de volumen de hasta 20%, lo cual genera presiones sobre el ademe
o revestimiento definitivo y lo lleva a su destrucción.
En el caso de los reventones ocurre también en túneles con una profundidad
mayor de 150 metros cuando se trata de rocas duras, quebradizas, de grano
fino como el granito, diabasa, etc. Estos reventones suelen presentarse en las
paredes del túnel en forma violenta y acarrea algunas veces un volumen
considerable de roca

Altas temperaturas y gases
El trabajo en túneles profundos puede entorpecerse por las altas temperaturas
debido al gradiente geotérmico (1º C por cada 30 o 35 metros), aunque se
modifica por la acción de cuerpos instrusivos cercanos, por acción volcánica
reciente o bien, la presencia de rocas fisuradas o muy porosas aumenta el
valor del gradiente.
Los datos más sugerentes de la existencia de agua con alta temperatura en
una obra subterránea es la presencia de manantiales termales o vapores de
agua. Cuando en un área se realizan exploraciones por medio de
perforaciones, es aconsejable que se hagan determinaciones de temperatura,
sobre todo si se supone que pudiera existir altas temperaturas.
En ocasiones la elevación de temperatura esta asociado con la presencia de
gases que pueden ser venenosos (regiones de actividad volcánica).
Lulitas carbonosas o capas de carbón pueden originar la producción de
metano (no es tóxico pero si explosivo e inflamable). Entre los gases
considerados como tóxicos se encuentran el bióxido de carbono (15 a 20% es
mortal)

Exploración de túneles
Los propósitos de una exploración geológica, con objeto de construir un
túnel, son los siguientes:
•Determinación del origen y las condiciones actuales de las rocas.
•Colección de datos hidrológicos o información de gases subterráneos y
temperaturas a profundidad.
•Determinación de propiedades físicas, mecánicas y de esfuerzos de las rocas
a lo largo de la línea de propuesta.
••Determinación anticipada de los rasgos geológicos que puedan afectar la
magnitud de los esfuerzos en la roca a lo largo de la localización propuesta.
Los métodos de exploración más recomendables de acuerdo con las diferentes
etapas de investigación que se realizan durante la construcción de un túnel.

DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas Levantam
Pozos a de Túneles Métodos
Métodos
investigac
ión
iento
geológico
cielo
abierto y
trincheras
y
socavone
s
Perforaci
ones
Fotogeolo
gía
geoeléctri
cos
geosísmi
cos
Selección del eje X X
del túnel Exploraci
ón X X X X X X
detallada Construc
ción de la X X X X X
obra Operació
n de la
X X X X obra

EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO
Hay diferentes tipos de excavaciones llamadas comúnmente “tajos”, su uso
principalmente son:
• Explotación de yacimientos minerales metálicos: cobre (Cananea y la
Caridad de Sonora), fierro (Truchas Michoacán; Píhuamo Colima), uranio
(Las Margaritas Chihuahua), plata (Real de Ángeles Zacatecas) y no
metálicos: carbón, bentonita, barita.
• Explotación de canteras para la obtención de materiales de construcción
(enrocamiento, gravas, rocas para piso y fachadas, etc.). Se incluyen también
los bancos de caliza y arcilla para la fabricación de cemento.
• La apertura de cortes de túneles falsos en carreteras y vías férreas para
disminuir distancias, con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero.
• En la construcción de canales par la conducción de agua y zanjas para alojar
combustoleoductos.
• Trabajos de limpia para la construcción de una gran estructura (una presa,
problemas geotécnicos en túneles)

Uno de los aspectos más importantes al hacer la excavación es su estabilidad.
Se considera que los estudios de estabilidad deben ser efectuados por un
geólogo con experiencia en geotecnia, ya que las condiciones geológicas son
las que en general rigen el comportamiento mecánico de un talud.
Otro factor importante es si la excavación se realizará en suelo o bien en roca,
porque el comportamiento mecánico cambia de acuerdo con el material
presente, además de que los métodos de excavación también serán
diferentes. De acuerdo con el material que se tenga, se hará uso de la
mecánica de suelos o de la mecánica de rocas.
Estabilidad de taludes
El objetivo principal del estudio es localizar y prevenir el movimiento de masa
del terreno en la zona de excavación. Un movimiento en la ladera que se
presenta también de manera imperceptible pero limitada a la costra superficial
de suelo se llama solifluxión.

Condiciones básicas o pasiva que favorecen un movimiento en masa del
terreno:
• Litológicas
• Estratigráficas
• Topográficas
• Orgánicas
Causas activas o indicadoras de un movimiento en masa del terreno:
• Remoción del soporte.
• Sobrecarga.
• Reducción de la fricción.
• Reducción de la cohesión. (Desecación y disturbios en las capas de
arcilla)
• Vibraciones del terreno.
• Acción de cuña o palanqueo.
• Producción de pendientes fuertes
• Deformaciones generales de la corteza terrestre por causas naturales.

Condiciones básicas o pasivas que favorecen un deslizamiento
Litológicas
Presencia de formaciones suaves tales como rocas descompuestas
hidratadas, cloríticas, micáceas, serpentínicas o talcosas, lulitas, sedimentos
pobremente cementados, tobas y bentonita; materiales no consolidados
incluyendo arenas, limos y gravas; y especialmente cualquier material arcilloso
que pueda actuar como lubricante o fluir bajo presión.
Estratigráficas
Presencia de una o más capas masivas descansando sobre capas suaves;
presencia de una o más capas permeables; alternancia de capas competentes
e incompetentes, especialmente si son arcillosos.
Estructurales
•• Echados muy inclinados o moderados de:
a) Estratos, foliación o cruceros.
b) Planos de juntas.
c) Planos de fallas.

• Roca fuertemente fracturada o cizallada debido a: trituración, afallamiento,
plegamiento, impacto de sismo, enfriamiento o desecación.
• Esfuerzos por deformación interna causada por erosión rápida,
excavaciones a cielo abierto o excavaciones subterráneas.
• Lentes, bolsas o cuñas de arena u otros materiales porosos no drenados.
Topográficas
Acantilados o pendientes fuertes causados por:
•Erosión por corrientes, glaciares, viento y olas.
•Afallamiento de bloques.
•Afallamiento y plegamiento combinados.
••Acantilamiento por medios artificiales.
Orgánicas
Pérdida de suelos al deteriorarse su cubierta vegetal como resultado de
clima caliente o seco, deforestación, cultivos o incendios.

Causas activas o indicadoras
Agentes naturales Agentes humanos
a) Socavación por corriente de a) Aumento de la pendiente
agua, glaciares, viento, oleaje. ó ó
b) Flujo de capas subyacentes de
arcillas plástica o arena.
c) Disminución del volumen de la
por socavación, excavación,
explotación de canteras,
mineo, cortes para obras
civiles (cimentaciones,
carreteras canales)
Remoción
capa subyacente de material
fino suelto como resultado de
esfuerzos (licuación).
d) Flujo de lava.
carreteras, canales).
del soporte e) Fusión de la nieve de glaciares,
frente acantilados.
f) Reblandecimiento del terreno
por absorción de agua a lo
largo de un curso de agua, lago
o embalse por elevación de
agua y falla del terreno
saturado cuando el nivel
desciende.

Remoción
g)Ignición de capas de carbón o
lignito en la base del talud.
h)Solución de rocas solubles como
del soporte
)
sal, caliza, yeso u otras.
i) (intemperismo) Alteración
química de los materiales
subyacentes.
Sobrecarga
a)Caídos de roca u otros
deslizamientos, avalanchas de
nieve.
b)Saturación por agua de lluvia
a)Volteo de material de rezaga de
minas, canteras, excavaciones.
b)Colocación de rellenos o
lluvia, terraplenes para carreteras
nieve, granizo, manantiales,
arroyos, etc.
carreteras,
ferrocarriles, cimentaciones
a)Lubricación del plano de
deslizamiento:
a)Lubricación del plano de
deslizamiento como resultado
Reducción
de la
fricción
de:
ƒ Agua de lluvia, nieve, granizo,
manantiales, emanaciones
volcánicas que penetran al
ƒ Interrupción de drenaje de un
área de colocación de relleno,
material de rezaga o
terreno en cantidades anormales
conformación del terreno

• Precipitación intensa o
inundaciones.
• Remoción de la cubierta
elevando el nivel freático.
ƒ Filtraciones de embalse,
acueductos canales
vegetal por incendios,
deslizamientos previos o flujos
de lodo.
• Grietas en la superficie del
acueductos, canales.
ƒ Remoción de la vegetación
por incendio o deforestación.
b)Reblandecimiento de una masa
Reducción
de la
fricción
terreno causadas por
desecación, enfriamiento,
temblores.
• Cambios en el drenaje con
de roca no consolidada o suave
por percolación de agua, como
en los puntos anteriores (a)
j
desarrollo de nuevos canales de
bloqueo de los antiguos.
• Agua subterránea:
En cantidades anormales como
resultado de bloqueo de flujos
por deslizamiento, depósito de
talud.

Sobresaturación de las capas
de material fino suelto debido
a la disminución de vacíos.
Reducción Filt i d it
de la
fricción
Filtraciones de aceite.
ƒ Alteración química que produce
material untoso o plástico.
Reblandecimiento de una masa de
roca no consolidada o suave por
percolación de agua.
a)Temblores resultantes de:
f ll i t ti id d l á i
a)Perforaciones, explosiones,
ñ d hí l
Vibraciones
de la tierra
afallamiento, actividad volcánica,
deslizamientos, colapso de
cavernas.
b)Vibraciones menores debidas a:
transito de animales tormentas
cañonazos, paso de vehículos
pesados.
animales, eléctricas.
Acción de
a)Expansión por la congelación de
agua en fisuras.
a)Adición de agua con los
resultados de a, b, d, g
cuña y ( t l )
palanqueo
b)Presión hidrostática el agua en
las juntas después de lluvias
fuerte.
naturales)

c) Expansión causada por
elevación de temperatura.
d)Expansión causada por
f ió d t d
b)Palanqueo de liberado con la
mano, cuñas o explosivos.
Acción de
cuña y
formación de compuestos de
mayor volumen por hidratación,
oxidación, carbonatación
e)Crecimiento de las raíces de los
árboles en las fisuras
palanqueo
fisuras.
f) Balanceo de los árboles por el
viento.
g)Hinchamiento de coloides por
absorción de agua.
h)Expansión resultante de una
disminución de presión.
Producción a)Afallamiento natural.
o formación
de escarpes
sobrecarga
dos
)
b)Plegamiento natural.
c) Colocación de relleno o material de rezaga en ángulos o inclinaciones
mayores que el ángulo usual de reposo.

Agentes naturales
Deformaciones
generales de la tierra
1. Variación en la temperatura y presión
atmosférica.
por agentes naturales 2. Efectos de mareas
Condiciones de excavación
Tajos de roca
El método de excavación en un corte dependerá de la resistencia al esfuerzo
cortante de la roca. Se usan explosivos en rocas duras (granitos o rocas
sedimentarias cementadas), en rocas fracturadas se utiliza poca cantidad de
explosivos (si es necesario). Las que tienen baja resistencia al esfuerzo
cortante en estado natural pueden desmenuzarse con una rompedora o
bulldozer para ser transportados.
Tajos en suelos
Las relaciones de pendiente más comunes en suelos cohesivos son 1:1,
1.25:1, 1.5:1 y 2:1. La estabilidad de la pendiente en los tajos se determina
partiendo del escarpe del muro si se conocen la altura de éste y la resistencia
al corte del material.

Terreno Materiales
Boleos
Gravas
Arenas
Suave
Arcillas y limos
Lapilli
Ceniza
Mixto
Rocas alteradas o parcialmente
alteradas Algunas areniscas
Lulitas
Margas
Ígneas, Sedimentarias, Algunas tobas
Algunas rocas metamórficas
g , ,
Metamórficas
Volcánicas
Basalto, Riolita, Andesita, Tobas
Rocoso Rocas ígneas
Intrusivas
Granito, Diorita, Gabro, Grano-diorita

Exploración de excavaciones a cielo abierto
Para llegar a conocer los distintos tipos de materiales con los cuales se va
atrabajas al hacer una excavación a cielo abierto, se debe realizar un
reconocimiento preliminar seguido de un estudio detallado.
Reconocimiento preliminar
Se debe entender una inspección general del terreno que requiere de un
corto tiempo y un mínimo de erogaciones pero que permite definir las
unidades litológicas existentes y sus características estructurales. Este
reconocimiento proporcionará la información para elaborar un programa para
un estudio detallado.
Estudio detallado
Este estudio nos debe llevar a obtener una carta geotécnica a una escala que
va desde 1:100, a 1:1000, que nos permita conocer:
¾ Distribución de las distintas formaciones existentes.
¾ Su granulometría y características físicas.
¾ El espesor de los materiales reconocidos y sus variaciones.

¾ El patrón de fracturamiento del macizo rocoso en el caso de los
materiales del segundo y tercer grupo.
¾ Todo lo relativo a la presencia y comportamiento del agua subterránea.
La siguiente tabla muestra un resumen de los métodos de explotación más
utilizados para investigar una excavación a cielo abierto.

DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas de
investigación
Levantamie
nto
geológico
Pozos a
cielo abierto
y trincheras
Perforacion
es
Fotogeologí
a
Métodos
geoeléctrico
s
Métodos
geosísmico
s
Selección del
sitio y
reconocimient
o preliminar
X X
Exploración
detallada X X X X X
Construcción
y operación
de la
excavación
X X X X X

VÍAS TERRESTRES
Las vías terrestres como otras obras de ingeniería, forman parte de la
infraestructura necesaria para el progreso de todos los países, sobre todo
aquellos que por su gran extensión deben comunicar puntos muy distantes.
El servicios que presentan las vías terrestre a una región es de tal relevancia,
que los estudios para su localización, construcción y conservación deben ser
cuidadosamente programados y ejecutados, pues de sus resultados va a
depender del funcionamiento y la vida misma de la obra.
Son de las obras que más necesita de la información geológica, desde su
planeación hasta su conservación. Los estudios geológicos son una labor
provechosa para bajar costos de construcción y conservación, así como
mejorar notablemente la calidad técnica de los trabajados en las fases de
planeación y proyecto.
Hay varios tipos de vías cuya construcción depende de las especificaciones
técnicas de funcionamiento, cada una de ellas es propia de una determinada
condición.

Tales condiciones que deben ser consideradas al localizar una vía terrestre
son las siguientes:
• Condiciones geológicas.
• Condiciones topográficas.
• Necesidades económicas y sociales.
• Características de transito probable.
Partes de una carretera
Existen distintas clases de caminos (desde terracerías hasta autopistas),
teniendo características diferentes en materiales, procedimiento
constructivo empleado, influyendo también el carácter económico.
La construcción de una vía terrestre requiere de diversos materiales para
cada capa que la constituye (terracerías, capa subrasante, subbase, base,
carpeta)

Terraplén. Es la estructura constituida sobre el terreno producto de un corte o
préstamo e incluye las siguientes capas: carpeta, base y subbase, que
constituyen el pavimento; subrasante y terracería. En ciertos casos puede
faltar una de ellas si el terreno natural es propio para cumplir las funciones de
la misma.
Los materiales usados con este objeto pueden obtenerse de suelos en los que
predominen los fragmentos gruesos o medios con finos; también se pueden
obtener de rocas como riolitas, andesitas, basaltos y tobas.
Pavimento. Se define como la capa o conjunto de capas de material
apropiados, comprendida (s) entre el nivel superior de las terracerías y la
superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente a
la acción del tránsito, a la de intemperismo y otros agentes perjudiciales, así
como transmitir adecuadamente a las terracerías los esfuerzos producidos por
las cargas impuestas por el tránsito.

Subbase. Es la capa de material colocado sobre la subrasante, su función es resistir
los esfuerzos que transmite la base y distribuirlos a la subrasante. De preferencia se
utilizan materiales como mezclas de arena, limo y grava (menor a 5% en partículas
mayores de 51 mm.).
Base. Es la capa construida sobre la subbase, cuyo objetivo es soportar las cargas
de los vehículos y distribuirlas a las capas subyacentes de manera que no
produzcan deformaciones perjudiciales. Los materiales empleados en general son
arenas y gravas bien seleccionadas.
Carpeta. Es la capa más superficial de la vía, constituida por fragmentos de roca y
productos asfálticos.
Subrasante. Esta capa de material colocado directamente sobre las terracerías, de
menor calidad que la subbase.
PROBLEMAS GEOTÉCNICOS.
El terreno sobre el cual se construirá la vía terrestre puede estar formado por rocas,
suelos o ambos y en todos los casos es posible que se presenten problemas. Se
considera a la roca, en general, como un buen terreno de cimentación, pues
comúnmente transmitirá esfuerzos menores a su resistencia.

Rocas sedimentarias
Se cuentan los suelos y las rocas deleznables que pueden ser excavadas con
cierta facilidad, sin embargo las calizas masivas de grano fino, en bancos
gruesos, duras y resistentes, a las de grano grueso menos duras e
inconsistentes. También están las lulitas y margas que suelen ser muy
alterables a la acción de la intemperie y al contacto con el agua. Asimismo se
presenta el peligro de deslizamiento en rocas que muestran inter
estratificación de rocas duras con rocas suaves como calizas, areniscas y las
lulitas; sin embargo, la saturación del agua puede hacer deslizar cualquier
tipo de roca. Las discontinuidades, principalmente la estratificación (separa la
roca en capas y bloques), pueden constituir factores de deslizamiento, de
bloques caídos o desprendimientos, si su relación con la pendiente natural o
construida es desfavorable, si los planos de discontinuidad se inclinan en la
misma dirección que la superficie del terreno, es decir, que la superficie de la
ladera presenta la pendiente de echado.

Rocas ígneas
Debido a su alta dureza, cuando se encuentran sanas, y exhiben pocas
fracturas, en general es difícil de excavar y en estas condiciones permite
taludes de gran pendiente (sin peligro de desprendimientos). El deslizamiento
se presentará sólo cuando el grado de alteración, al intemperismo y el
fracturamiento son importantes, así como cuando la topografía abrupta y el
drenaje interno sean favorables para saturar la masa rocosa.
Rocas metamórficas
Las discontinuidades más comunes son la foliación, pizarrosidad y
esquistosidad. Los planos que se constituyen estas discontinuidades pueden
ser también planos de deslizamiento, si su inclinación es favorable para ello
en cortes y taludes.
Algunas rocas como los esquistos deben su inestabilidad a la presencia de
micas, las cuales son muy resbaladizas. Sin embargo, estos mismos planos
de foliación, pizarrosidad, etc., presentan una ventaja al favorecer la
excavación, cuando se encuentra una gran cantidad de bloques por tales
planos.

Los suelos como material de cimentación pueden presentar los siguientes
problemas:
1. Asentamientos. Están relacionados con la reducción de volumen del
material subyacente, por efecto de las cargas colocadas. Los
asentamientos de mayor magnitud se presentan en suelos de origen
orgánico o depósitos lacustres principalmente arcillosos.
2. Tubificación. Es el efecto del flujo del agua al pasar a través de un suelo
y producir el arrastre de las partículas más finas del suelo. Se presentan
alrededor de las alcantarillas, cuando no están bien diseñadas; también
afecta a los taludes al provocar deslizamientos.
3. Licuación. Es la pérdida rápida a la resistencia al esfuerzo cortante
debido a:
ƒ Incremento de los esfuerzos cortantes actuantes con el correspondiente
desarrollo de la presión del poro.
ƒ Desarrollo rápido de presiones elevadas en el agua intersticial, producidas
por un sismo, explosión, etc. Se evita al compactar el suelo hasta una
capacidad relativa menor que 50 por ciento.

ƒ Los cuatro factores que al conjugarse producen la licuación son: la
saturación del suelo, una compacidad relativa menor que 50 por ciento, una
solicitación dinámica y que el material esté formado de arena fina o limo
arenoso
Empuje de tierras. Es el problema que se presenta al tratar de mantener dos
masas de tierra adyacente a distinto nivel, la solución consiste en construir
muros de retención o darles un talud adecuado.
• Fenómenos de geodinámica. Se refiere al movimiento en masa del
terreno. Al movimiento de ladera, a un problema relativo a inestabilidad de
taludes, sea éste un deslizamiento normal (solifluxión) o un fenómeno de
reptación (creep).
EXPLORACIÓN DE VÍAS TERRESTRES
Por su carácter de obra lineal extensa, las vías terrestres requieren en general
de exploraciones que alcancen profundidades someras, con espaciamiento
amplio; sin embargo; serán las condiciones geológicas en primer término, las
que indicaran si será o no necesario un programa exploratorio muy detallado,
como por ejemplo zonas inestables.

El objetivo principal será la elección de la ruta más favorable para la vía
terrestre. Se recomienda efectuar un reconocimiento aéreo, en el cual
participarán tres especialistas, uno en localización de vías terrestres, por lo
general un ingeniero civil, uno en geotecnia o ingeniero geólogo y otro en
estudios económicos (licenciado en Economía). El informe correspondiente
hará hincapié en las características topográficas, hidrográficas geotécnicas
generales, así como en las económicas y ge e a es, as co o e as eco ó cas aéreas. Posteriormente se hará la
fotointerpretación correspondientes, seguida por un reconocimiento de campo
de verificación y con esto se estará en posibilidad de elegir la ruta que cumpla
del modo más conveniente con todos los requerimientos.
En la investigación detallada se requiere un análisis geológico ingenieril
exhaustivo de la ruta, con objeto de conocer a fondo las condiciones
geológicas, de la actividad de los procesos endógenos y exógenos, las
propiedades ingeieriles de los materiales dentro del área, la carsticidad, la
presencia de material expansivo o muy compresible, así como la clasificación
y localización de los materiales de construcción; todo esto con objeto de
prevenir cualquier problema que pueda presentarse durante o después de la
construcción.

Los resultados de la etapa de investigación detallada deben incluir el trazo
definitivo, el proyecto de puentes, los entronques, los pasos a desnivel, el
diseño de taludes de los cortes, la forma de obtención de los materiales de
construcción de túneles, del diseño del drenaje menor, el procedimiento de
construcción y las recomendaciones.
A lo largo y después de la construcción se puede construir valiosa información
de las excavaciones y cortes efectuados para la construcción, asimismo deberá
darse atención especial a aquellas discontinuidades que, por efecto de la
realización de cortes o edificaciones de terraplenes, puedan constituir factores
de movimiento en masa del terreno.
Se brindará atención al flujo de agua superficial y a los niveles piezométricos de
los acuíferos, ya que el agua ocasiona fallas en la estructura y altos costos de
mantenimiento. Se determinará también la presencia local de material
problemático como pueden ser las arcillas expansivas.
Las modificaciones al medio natural que rodea al sitio deberán ser evaluadas
para no producir grandes efectos negativos en su ecología.

DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas Levantam
Pozos a de iento
cielo
Túneles y
Perforaci
Fotogeolo
Métodos
Métodos
investiga
abierto y
socavone
ones
gía
geoeléctri
ción
geológico
trincheras
s
cos
geosísmi
cos
Selección
de la ruta
más
adecuada
y
reconoci
X X X
miento
preliminar
Exploraci
ón X X X X X X
detallada Construc
ción de la
vía X X X X X X
terrestre

DIRECTOS INDIRECTOS
Operació
n de la
obra X X X X
Banco de
materiale X X X X X
s

OBRAS PORTUARIAS
Las obras marítimas son las que exigen la mayor cantidad de conocimientos
técnicos y que le imponen al constructor una lucha a cada instante contra las
fuerzas naturales: acción, mecánica y química del agua del mar, efector de
los vientos, de las corrientes, etc.
Tipo de puertos
Un puerto es un sitio en el litoral, en un río o en su desembocadura, que sirve
de refugio a las embarcaciones y que permitirá tomar o depositar mercancías
e inclusive hacer la reparación del barco. Los puertos según la morfología del
sitio pueden ser naturales o artificiales.
Un puerto natural por lo regular corresponde a una bahía y por sus
características ésta puede ser: abierta o foránea, o cerrada.
Una bahía foránea o abierta es aquella en la cual los navíos que anclan en
ella no están totalmente al abrigo de los vientos ni alejada de la marejada
(Bahía de Banderas en Jalisco y en pequeño la de Puerto Marqués en
Guerrero)

Por el contrario, un bahía cerrada es aquella que ofrece un abrigo completo a
las embarcaciones (bahía de Acapulco, Guerrero y la Guaymas y San Carlos
en Sonora)
Puertos artificiales son aquellos que a pesar de no haber condiciones
morfológicas satisfactorias, éstas se logran mediante la construcción de
diques o rompeolas y escolleras ( puerto de Veracruz, y el petróleo de Dos
Bocas en Tabasco).
Hay otros puertos artificiales que no se construyen sobre el litoral sino atrás
de la línea de costa. Estos puertos que reciben el nombre de puertos
interiores se construyen al aprovechar la desembocadura de un río o bien la
existencia de un estero (puerto Lázaro Cárdenas en Michoacán, en la
desembocadura del Rió Balsas; puerto Madero, Chiapas; puerto
Coatzacoalcos, Veracruz sobre el río de igual nombre y el puerto de Tampico,
Tamaulipas sobre el río Pánuco.
En la República Mexicana sólo se cuentan con puertos pesqueros, puertos
comerciales y puertos petroleros.

Obras auxiliares y características
Un puerto por lo general está constituido de lo siguiente:
ƒ Un canal de acceso definido por dos escolleras con un claro de 50 metros.
ƒ Un antepuerto con unas dimensiones mínimas de 400 × 200 metros.
ƒ Los muelles tienen por objeto permitir el embarque y desembarque de
pasajeros, así como la carga / descarga de mercancía. Sirven también en
ocasiones para protección del área del puerto, al detener el material de
acarreo litoral
ƒ El duque de alba es una estructura que sirve de protección a muelles y
otras obras contra el impacto de barcos u objetos flotantes y está
constituida por pilotes de cimentación
ƒ Muros o tablaestacas, son elementos de retención de suelos, en los límites
con una masa de agua.
ƒ Un dique seco para reparación y construcción de navíos.
ƒ Rompeolas y escolleras, ambas estructuras son de protección para puertos
y bahías y sirven para dar entrada a los barcos en los muelles. Las
escolleras son perpendiculares a la costa y los rompeolas paralelos a ella o
forma un ángulo pequeño. Se localizan con base en la dirección

Predominante del movimiento de olas y tormentas. Ambas estructuras evitan
el arrastre de sedimentos en la costa y previenen el azolve. Están hechas de
bloques naturales de roca o bien de materiales artificiales, los cuales deben
ser resistentes al ataque de erosión por efecto del mar.
ƒ Espigones (o espolones), son estructuras importantes que permiten
ensanchar o estabilizar las playas. Comienzan en la orilla y son oblicuas o
perpendiculares a la costa, hasta una profundidad de 2 metros y un
espaciamiento variable desde una vez hasta tres veces su longitud. Tienen
por objeto detener en sus costados el material acarreado por las corrientes.
ƒ Los edificios son aquellas obras destinadas a cumplir funciones de
administración, seguridad, almacenamiento de mercancías, estación
marítima para pasajeros, equipo para mantenimiento de barcos, etc. Para
los cuales será necesario efectuar estudios de cimentación.

A las obras portuarias por el lugar que ocupan en la costa, se les denomina:
exteriores o interiores. Las primeras son: diques, escolleras, rompeolas y los
espigones; mientras que las segundas son: muelles, y atracaderos, los diques
secos, las esclusas, los duques de alba, las calas y las trampas.
Las obras exteriores tienen como objetivo principal crear una bahía o rada
artificial, tan protegida como lo sea una bahía natural. Una bahía, sea natural o
artificial, debe estar suficientemente protegida contra el viento y la marejada,
de tal manera que cualquier embarcación pueda anclar o atracar; igualmente
lo debe estar contra las corrientes costeras a fin de evitar el azolvamiento del
puerto. El azolvamiento traería como consecuencia una disminución de la
profundidad o bien erogaciones por concepto de dragado.
En resumen, las obras exteriores tienen una doble función: abrigo y
conservación del fondo marino.
Erosión y azolve
Un factor que es importante considerar cuando se desea construir un puerto
es el que la línea de costa generalmente no es estable, ya sea por proceso de
intemperismo y erosión o por movimientos tectónicos que producen
levantamientos y hundimientos de la costa.

Es necesario conocer qué tipo de fenómenos que producen e el sitio donde
quedarán ubicadas las obras marítimas, para poder hacer una estimación del
volumen de sedimentos que tienen lugar en un cierto lapso. Desde esta forma
se sabrá si será preciso dragar la zona de maniobras de las embarcaciones de
acuerdo con el tamaño de éstas. Se requiere además, del conocimiento del
tipo de sedimentos que azolvarán el puerto, ya que depende del tipo dragado
que se usará.
Las escolleras y muelles situados adecuadamente pueden impedir el azolve,
de ahí que será útil cualquier mejora de los afluentes y cauces tributarios que
tiendan a disminuir la cantidad de sedimentos.
Antes de diseñar las obras que permiten el azolve, deberán determinarse los
siguientes factores:
• Dirección y sentido de llegada del viento, corrientes costeras y de marea,
que acarrean los sedimentos.
• Características principales de tales sedimentos.
• Cálculo aproximado de cantidades de sedimentos acumulados

Problemas de evolución de la costa
Las costas escarpadas pueden presentar problemas de movimiento de masa del
terreno, así como la caída de grandes bloques por efecto de la erosión marina al
pie de los acantilados y la absorción de agua da las masas de roca que facilita el
deslizamiento. Deberá tenerse en cuenta aquellos fenómenos que puedan
ocasionar una alteración súbita de la morfología de la costa, como son la
actividad volcánica y la sísmica.
Por otro lado, la velocidad y dirección del movimiento tectónico deberán ser
considerados al evaluar la evolución morfológica de las costas.
Bancos de material
Para la construcción de escolleras y rompeolas se requieren bloques de grandes
dimensiones, las cuales el banco de materiales está muy alejado. En estos
casos se utilizan los “tetrápodos” o cuerpos irregulares, los cuales son de
concreto, de dimensiones variables y son colocados a volteo con grúa. La misma
función tienen los llamados bolsacretos, que no son sino costales rellenos de
cemento y arena (mortero).
En ocasiones se llega a contar con rocas, las cuales deben reunir características
como: tamaño, resistencia a la corrosión del agua de mar, y a la abrasión
producida por las olas.

Cimentación de estructuras
Especialmente en las estructuras que se encuentran dentro del mar como son
los rompeolas, muelles, etc., será necesario determinar si se requerirán de
cimentación o bien los materiales serán colocados simplemente a volteo. Por
lo general la cimentación que se utiliza en estos casos es la de pilotes
prefabricados por percusión o perforaciones donde se colocarán los pilotes.
Posteriormente con base en dichos pilotes, se cuela una plancha de concreto
a partir de la cual se sigue toda la estructura.
EXPLORACIÓN DE PUERTOS
Para una investigación preliminar se requieren los siguientes datos:
ƒ Suelos: extensión, localización y clasificación.
ƒ Rocas: clasificación, estratigrafía
ƒ Procesos costeros: tamaño de olas, corrientes, mareas, dirección de los
vientos, vida marina que afecta el área de estudio.
ƒ Estratigrafía: distribución de las formaciones o unidades litológicas.
ƒ Geomorfología: génesis y evolución de las formas de relieve costero;
geodinámica externa: fenómenos de erosión, transporte y acumulación,
deslizamientos, creep, perturbaciones ciclónicas; geodinámica interna:
vulcanismo, sismicidad, esfuerzos tectónicos.

CANALES Y DUCTOS
Las dos clase principales de canales son la de navegación y la de irrigación.
Los canales utilizados para la navegación de embarcaciones, de gran tonelaje
suelen resultar muy costosos, debido básicamente a la gran magnitud de las
obras requeridas y a la diversificación de materiales geológicos que
atraviesan; por esa razón no son muchos los que se han construido.
En México los que sí tienen un uso más común son los canales de irrigación,
que son excavaciones longitudinales, de poca profundidad, generalmente
revestidas, que se construye a lo largo de líneas previamente determinadas,
con una pendiente apropiada., con objeto de distribuir el agua. Por lo general
constituyen parte de un programa mayor de abastecimiento de agua, como
son las presas, acueductos, plantas generadoras de energía, drenajes (aguas
negras).
En el caso de canales de irrigación hay de dos tipos:
a) Principales: toman el agua directamente de la presa o de un río y la
distribuyen a los canales laterales. Se localizan siguiendo sensiblemente
una curva de nivel y con una pendiente tal que no erosiones ni provoque
acumulación de sedimentos.

b) Laterales o ramales: distribuyen el agua desde el canal principal
directamente al terreno de cada agricultor. Se ubican de acuerdo con la
topografía o con una cuadrícula establecida.
Si el material en que se realiza la excavación es relativamente resistente e
impermeable, el canal no tendrá que ser revestido.
En el caso contrario, cuando haya infiltraciones considerables de agua o que
se presenten problemas de erosión, el canal deberá ser revestido. El
revestimiento puede ser mampostería, tierra compactada, concreto, gunita,
materiales bituminosos, mortero, cemento o mezclas de tierra y bentonita.
La sección interior del canal casi siempre es trapezoidal; como un túnel en el
piso del canal es el fondo. La parte interna del canal que está en contacto con
el agua es el “perímetro mojado”. El canal puede estar situado por encima del
terreno mediante la construcción de un terraplén o bien hallarse al nivel del
terreno natural (zanjas).
Por otra parte, los acueductos y combustoleoductos tienen como fin
transportar fluidos, gases o sólidos en grandes cantidades y a distancias
considerables, comúnmente por medio de bombeo, ya sea en superficie o a
profundidad. En los ductos es muy importante la estabilidad de las laderas por
el alto grado de seguridad, mientras que en un canal la permeabilidad de los
materiales que se atraviesen es preponderante.

PROBLEMAS GEOTÉCNICOS Y EXPLORACIÓN
Investigación preliminar
Los exámenes técnicos para los canales son similares a los de carreteras y
vías férreas. Se preparan los perfiles longitudinales y transversales a lo largo
de la ruta elegida y se determinan las profundidades de las zanjas y las alturas
de los terraplenes. Después de contar con estos datos pueden llevarse a cabo
los estudios geotécnicos. En el proyecto de un canal tiene que satisfacerse las
siguientes exigencias geotécnicas mínimas:
1. No habrá asentamiento perjudicial del canal dentro del material
subyacente.
2. Las laderas serán estables.
3. El fondo y las laderas deberán ser impermeables, previniendo las pérdidas
de agua permisibles.
Asimismo habrá de prepararse un mapa geológico superficial. Éste deberá
rodear una faja de alrededor de 60 metros de ancho, más la amplitud de la
parte superior del canal elegido. El mapa mostrará las condiciones geológicas
que se encontraron, maniobrabilidad de los materiales, los cruces con
arroyos, ríos, carreteras y otras obras, los bancos de material para la
construcción, el abastecimiento de agua y la localización de plantas de bombeo
para adultos.

Investigación detallada
Los estudios geológicos superficiales determinarán la necesidad de efectuar
explosiones adicionales sobre la ruta definitiva que se eligió.
En los canales principales se abrirán cuatro o cinco pozos a cielo abierto como
mínimo, o donde las condiciones geológicas la requieran. Las perforaciones
con maquina deben efectuarse a lo largo de la línea central del canal con una
separación aproximada de 300 metros y se harán perforaciones adicionales si
las condiciones geológicas o topográficas cambian mucho o en lugares donde
se colocarán estructuras mayores. Asimismo beberán llevarse desde los
materiales críticos hasta la roca sana o profundizar por lo menos tres metros
por debajo del nivel del canal, si se tiene un buen conocimiento de la geología,
puede darse la perforación a profundidades someras o hacerse innecesarias.
Deberán tomarse muestras superficiales y subterráneas a lo largo del
lineamiento para hacerles ensayos de laboratorio y entender mejor los
detalles de la roca excavada. También es aconsejable llevar a cabo pruebas
de campo de permeabilidad conforme se va perforando.
Los métodos geofísicos de resistividad ayudan a definir la posición del nivel
freático, el espesor de la roca intemperizada o localizar rocas muy permeables

Para conocer la maniobrabilidad de los materiales y la profundidad a la que se
encuentra la roca sana es aconsejable utilizar el método sísmico de refracción.
Además debe considerarse ña posibilidad de tener deslizamientos de tierra.
Por eso habrá que señalarse en el mapa los ya existentes, así como hacer un
cálculo de su influencia en la construcción y mantenimiento de futuros canales.
Los estudios sobre deslizamientos preexistentes dan una idea sobre la futura
estabilidad de la paredes del canal.
Los datos geológicos que deben estudiarse son:
• Suelos: espesor, extensión, clasificación, composición, textura, escritura,
porosidad y permeabilidad.
• Rocas: clasificación, textura, estructuras, porosidad, permeabilidad y
profundidad de la roca sana.
• Pliegues: presencia, tipo y orientación.
•• Discordancias: tipo y magnitud.
• Estratigrafía: unidades litológicas, espesores, distribución.
• Geodinámica externa: erosión, tipo y extensión del intemperismo, transporte
y acumulación (factores que modifican o destruyen los canales).
Movimientos en masa del terreno, solifluxión, creep y avalanchas.

•• Hidrogeología: flujo de agua superficial y subterránea; configuración,
profundidad y fluctuación del nivel de aguas freáticas, geometría de los
acuíferos, volumen de los mismos; efecto de la excavación del canal en los
patones de agua superficial y subterránea.
• Materiales de construcción: calidad y volumen
Es importante la disposición de los materiales de construcción para la
selección del revestimiento en los canales, para evitar pérdidas excesivas del
agua debidas a filtraciones; para evitar deslizamientos en los materiales
inestables o para evitar la acumulación exagerada de fango en los canales.
Hay diversos materiales para de revestimiento:
• Revestimiento de concreto. Da protección, duración y estabilidad, aunque
es costoso, propenso al resquebrajamiento por la temperatura y de
resistencia relativamente baja a las presiones hidrostáticas externas o por
suelos expansivos.
• Revestimiento de barro. Es el método más simple de reducción de
infiltraciones, pero no es muy eficaz ni es duradero, pues el agua erosiona
los materiales.
• Revestimiento de tierra compactada. Es uno de los mejores, la grava bien
mezclada con arena – arcilla (GW – GC) da los mejores resultados. Su
principal desventaja es que necesita una cantidad muy grande de
excavación y además la hierba crece mucho disminuyendo la resistencia
del canal.

•• Revestimiento de asfalto. La flexibilidad de estos revestimientos permite
usarlos con asentamientos o suelos expansivos; pero no tienen una
resistencia satisfactoria a la presiones o golpes.
Es importante mencionar que el talud que debe dársele a las paredes de un
canal depende de la geología
o Canal en roca completamente sana 0.25 : 1
o Canal en roca ligeramente sana 0.50 : 1
o Canal en roca alterada 1 . 1
o Canal en materiales blandos 1.5 : 1
Investigaciones durante y después de la construcción
En esta etapa hay que tener cuidado de los fenómenos de erosión,
intemperismo o acumulación, así como los desplazamientos que pueda
ocurrir.
Es aconsejable también obtener los niveles piezométricos y de ser necesario
obtener de una manera más exacta la permeabilidad de los suelos o rocas
para evitar lo más posible las filtraciones.

DIRECTOS INDIRECTOS
Etapas de Levantamie Pozos a
cielo
Túneles Perforacion
Fotogeolog
Métodos Métodos
investigaci
ón
nto
geológico
abierto y
trincheras
y
socavones
es
ía geoeléctric
os
geosísmico
s
Selección
de la ruta y
reconocimi X X
ento
preliminar
Exploració
n detallada
d l t X X X X X X
de la ruta Construcci
ón de la
obra X X X X X X
Operación
de la obra X
Bancos de
material X X X X

EDIFICACIONES
Hacer una edificación no importa cual sea su tamaño y el destino que se le va
a dar, requiere necesariamente del conocimiento geotécnico del terreno de
cimentación, con el fin de determinar cuáles serán las deformaciones y
riesgos de falla que pudiera presentar y cuál será la cimentación que más se
ajuste a las condiciones del terreno.
Para tener una mejor participación en la investigación geotécnica, el geólogo
debe conocer los diferentes tipos de estructuras y cimentaciones, su modo de
construcción y preocuparse de la mejor adaptación de la estructura a las
condiciones geológicas del sitio, considerando su influencia sobre los terrenos
circundantes. Sus conocimientos de los conceptos de carga muerta y carga
viva debe ser claro, así como de los sometimientos externos a que pueda
estar sujeta la obra.
Las edificaciones están divididas en cuatro tipos principales:
• Edificios residenciales.
• Edificios comerciales.
• Edificios industriales.
• Plantas de fuerza y bombeo.

Definición de la cimentación
Es la parte que soporta a una estructura y se considera como la transición o
la liga entresuelo y/o la roca subyacente. Sus características de diseño
depende de la estructura por construir, de las propiedades mecánicas del
material del sitio y aun de factores de tipo económico. La dimensión de una
cimentación debe responder a un doble imperativo:
•• Permitir la transmisión de esfuerzos compatibles con la resistencia a la
ruptura del terreno (conocimiento de capacidad de carga).
• Limitar la importancia de los asentamientos y repartirlos mejor
(conocimiento de asentamientos diferenciales).
Tipos de cimentaciones
Cimentaciones poco profundas
Se trata de cimentaciones en las que la profundidad de desplante no es
mayor que un par de veces el ancho del cimiento. Los tipos más frecuentes
son los siguientes:

a) Zapatas aisladas o individuales: Es el agrandamiento de una columna en su
base para reducir las presiones que se ejercen sobre el terreno, al
aumentar el área en las que se distribuyen. El cimiento puede tener
cualquier forma, q , pero la cuadrada es la más económica desde el punto de
vista de la construcción. Por lo general son de concreto reforzado.
b) Zapatas corridas: Es un cimiento continuo que soporta un muro o tres o
más columnas en línea recta. Se emplea para dar continuidad estructural,
sobre todo en suelos de resistencia baja o cuando se transmitirán grandes
cargas de suelo.
c) Losas de cimentación: Son un tipo de cimientos combinados que soportan
más de tres columnas que no estén en línea recta y que proporcionan la
máxima área de cimentación para un espacio determinado con la mínima
presión en la cimentación y por tanto mayor seguridad contra la falla del
suelo. Son utilizados cuando la resistencia del suelo es muy baja o cuando
las cargas son muy altas.
d) Cajones de cimentación: Se emplean en terrenos compresibles para reducir
la descarga neta y evitar así incrementos de presión en la masa del suelo
que pudieran producir asentamientos intolerables. Hay tres tipos de
cajones:

ƒ Cimentaciones parcialmente C e ac o es pa c a e e compensadas. El peso de la estructura es
mayor que el volumen de suelo excavado.
ƒ Cimentaciones compensadas. El peso de la estructura y del volumen del
suelo excavado son iguales y por ello no se alteran los esfuerzos.
ƒ Cimentaciones sobrecompensadas. El peso del terreno excavado es mayor
que el de la estructura y ésta tiende a emerger.

Cimentaciones profundas
Con estas cimentaciones se alcanzan profundidades que varían entre 20 y
100 metros aproximadamente. Los elementos que la s constituyen se
distinguen entre sí por la magnitud de su diámetro o su lado, según sean de
sección recta, circular o rectangular, que son los más comunes.

a) Pilotes. Su diámetro varía entre 30 cm. Y un metro, se utiliza cuando se
requiere:
• Transmitir las cargas de una estructura a través del suelo blando o a través
del agua, hasta un estrato de suelo resistente que garantice el apoyo
adecuado (por pilotes de punta).
• Distribuir la carga dentro de un suelo de gran espesor, por medio de la
fricción lateral que se produce entre suelo y pilote (pilotes de fricción).
• Proporcionar el debido anclaje a ciertas estructuras (como tabla estacas) o
resistir las fuerzas laterales que se ejerzan sobre ellas (como en el caso de
un puente). En estas condiciones se suele recurrir a pilotes inclinados.
• Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a subpresiones, resistir el volteo
de muros y presas de concreto o cualquier efecto que trate de levantar la
estructura (pilotes de tensión)
• Alcanzar con la cimentación profundidades ya no sujetas a erosión,
socavación y otros efectos nocivos.

b) Pilas, cilindros y cajones. Solamente se distinguen de los pilotes por su
mayor diámetro (creciente), el criterio para el cálculo de capacidad de
carga y asentamientos es el mismo que para los pilotes.
• Pilas: diámetro de uno a dos metros.
• Cilindros: de tres a seis metros de diámetro. Se hacen de concreto y están
huecos en el centro.
• Cajones profundos: paralelepípedos de concreto y huecos también.

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