suelos residuales

GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS
CONFERENCIA ESPECIAL
"DISEÑO GEOTECNICO EN LOS SUELOS DE LA SELVA"
MSc. Arnaldo Carrillo Gil
Profesor Emérito, Universidad Nacional de Ingeniería
Profesor de Ingeniería Civil, Universidad Ricardo Palma
Presidente, A. Carrillo Gil S.A., Ingenieros Consultores
I- INTRODUCCION
Recientes revisiones del estado del arte sobre el comportamiento de los suelos tropicales
han concluido que, a diferencia de otros materiales geotécnicos, no es posible todavía
hacer generalizaciones que sean válidas universalmente, Hay razones importantes para
esto: no existe todavía suficiente conocimiento fundamental del suelo tropical, en especial
con respecto a sus propiedades químicas y mineralógicas y a su comportamiento
mecánico y por otro lado, los métodos de análisis de estabilidad aceptados por la
comunidad geotécnica no conducen aún a resultados satisfactorios para estos materiales.
Con respeto al primer punto, es importante notar que la extensión de los principios
científicos de la Mecánica de Suelos clásica a los suelos tropicales recién sé esta
formalizando y que la inclusión de estos nuevos principios en la practica de la geotecnia
yace todavía en el futuro. Los mecanismos que controlan el comportamiento de estos
suelos son más complejos que en los suelos transportados. Su mineralogía parece ser
más dinámica que la de otros materiales geotécnicos. Los procesos científicos de
humedecimiento y desecación tienden a generar rápidos e importantes cambios en el
contenido de agua absorbida en los minerales componentes, los cuales afectan el tamaño
de los granos así como su grado de cementación (Carrillo, 1978).
En general, casi todos los problemas geotécnicos en un suelo residual ocurren en la zona
del suelo que no esta saturada, donde la resistencia al corte del suelo esta íntimamente
ligada a la presión de succión del agua. Por tanto, a diferencia de otros materiales
geotécnicos, la evaluación de parámetros de resistencia al corte requiere el uso
combinado de condiciones de saturación y de confinamiento similares a las existentes en
el momento que ocurre la falla, o de lo contrario se obtienen valores de resistencia muy
lejanos de los que existieron en la naturaleza (Carrillo, 1983).

Aunque las técnicas de muestreo y de prueba hacen posible determinar las propiedades
micro-estructurales de una pequeña muestra, no existe una manera completamente
satisfactoria de cuantificar las propiedades macro-estructurales de una masa grande de
material. Corresponde al diseñador, sin embargo, medir o evaluar las propiedades de
“macro-escala” de su material de tierra tanto como sea posible. Para poder hacer esto con
los suelos tropicales, es de particular importancia una investigación apropiada del lugar, y
ella debe ser generalmente más extensa y más costosa que para materiales de suelos
más homogéneos.
Los suelos tropicales son, en esencia, producto de una meteorización climática (humedad
y temperatura). La composición química y las características morfológicas de estos
productos, están influenciados por el grado de meteorización al cual ha sido sometido el
material madre. Russel (1889) de la U.S. Geological Survey, fue probablemente el
primero en enfatizar que en clima cálidos, húmedos y tropicales, el agua percolada a
través de la roca tiene un fuerte poder disolvente, siendo la meteorización más rápida en
las regiones cálidas que en las frías y mayor en climas húmedos que en áridos. Holland
(1903) indicó, que durante la meteorización de los silicatos aluminosos en los trópicos, la
sílice y los álcalis son retirados en solución, mientras la albúmina y el óxido férrico se
deshidratan. Por otra parte para poderlos ubicar y ver como se distribuyen en el mundo,
nos referiremos al aspecto global, el cual hace referencia a aquella región de la tierra
comprendida entre los paralelos 23°27´ Norte y Sur. En esta forma de distribución
propuesta por Euverte (1967) podemos observar que la amazonía peruana se encuentra
ubicada en la región de los suelos tropicales.
II- ASPECTOS GEOLÓGCOS
Después de haber hecho una recopilación de las características geológicas de las rocas
predominantes en la selva peruana, que han dado paso a la formación de los diversos
suelos tropicales encontrados, se observa que el mayor número de formaciones
reconocidas se encuentra en el mesozoico y en cenozoico-terciario, de origen
relativamente reciente. Al respecto, se refiere que en la amazonía brasileña, se
encuentran formaciones que datan desde el Pre-cámbrico, en el limite de las eras
Paleozoica y Arcaica.
Estas formaciones se encuentran en la parte central de la amazonía brasileña y las
Guayanas y están constituidas por granitos, gneisses y esquistos micáceos, mientras que
en los límites con los Andes, hay formaciones más jóvenes, de las eras Paleozoica y
Mesozoica y constituidas por rocas sedimentarias.
En resumen, se puede concluir que en la selva alta y en los limites con la selva baja se
encuentran tanto rocas ígneas como sedimentarias, mientras que en la selva baja

predominan las rocas sedimentarias del terciario y cuaternario y están constituidas
principalmente por areniscas, lutitas y arcillas. En cambio, las rocas ígneas encontradas
en la selva alta son: granito, andesita, y tipos volcánicos, mientras que las de tipo
sedimentario son las areniscas, pizarras, shales, calizas y dolomitas.
La composición química y mineralógica de las rocas es una de las principales
características de la formación del suelo tropical, pues sus propiedades están
relacionadas con su contenido de metales o metaloides. Los materiales que han formado
los suelos tropicales tienen orígenes muy diversos. Al agrupar los elementos que se
encuentran en las rocas, de acuerdo a si han sufrido o no transporte se establece que en
la selva alta predominan tanto los materiales residuales como los transportados, mientras
que en la selva baja se encuentra el predominio de los materiales residuales. Ente las
rocas originales que han generado estos materiales residuales, se tiene el calcáreo, las
arcillas y lutitas, las areniscas y algunas rocas ígneas del tipo de los granitos, andesitas y
tufos volcánicos (Carrillo, 1997).
III- FORMACION DE LOS SUELOS DE SELVA
El proceso de transformación de la materia de origen o “roca madre” en el suelo, es lo que
se conoce como “formación del suelo”. Esta transformación no alcanza un estado de
equilibrio permanente, pues continuamente interfieren agentes o “factores de formación”
que van transformando o cambiando las características físicas y químicas del suelo. La
roca madre que se va transformando en suelo puede ser de origen ígneo, sedimentario o
metamórfico. Dos procesos importantes intervienen en la transformación de una roca en
suelo: la desintegración mecánica y la descomposición química.
La desintegración mecánica, se debe a fuerzas externas y a expansiones térmicas de los
minerales que componen las rocas. La descomposición química de la roca se debe a los
agentes erosivos superficiales que están en reacción con los minerales primarios de la
roca incluyendo agua, oxigeno, dióxido de carbono y ácidos orgánicos derivados de la
vegetación. Los diversos procesos incluyen oxidación, carbonatación, hidratación,
disolución, etc. Todos estos procesos pueden actuar simultáneamente, algunos más
rápidamente que otros y algunos más efectivamente en la alteración de un mineral a otro.
Los suelos que provienen de la desintegración y descomposición química de la roca
madre que se encuentra en el sitio y que no han sido transportados por agente alguno se
llaman “suelos residuales”; siendo estos los que predominan en la selva amazónica
peruana. Si la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de los
productos de descomposición, se produce una acumulación de suelo residual. Entre los
factores que influyen en la velocidad de alteración en la naturaleza de los productos de
meteorización se encuentra el clima, el tiempo, la naturaleza de la roca original, la
vegetación, el drenaje y la actividad bacteriana.

Con respecto al clima se establece que los principales agentes en la formación del suelo
son la lluvia y la temperatura. La primera determine la humedad del suelo, la aireación y el
grado de lavaje del perfil, mientras que la segunda tiene acción directa sobre la formación
del suelo e influye en la velocidad de las reacciones químicas, que se duplican por cada
10° C de incremento de temperatura. Otros agentes del clima, además de la precipitación
y de la temperatura, son la humedad relativa, la radiación solar, el número de horas de
sol, la nubosidad, la evaporación, y la evapotranspiración, principalmente. Dentro de un
mismo agente existen muchas causas que hacen que su forma de acción varíe
notablemente. El nivel pluviométrico regional a su vez depende de la temperatura,
densidad, humedad absoluta y otras características de la masa de aire, y una vez que se
produce la lluvia, su efectividad en meteorizar el material estará en función de su
duración, intensidad, cantidad total de caída, así como la cobertura del tipo de material y
del relieve (plano, quebrado, o de vertientes abruptas). Es decir que el clima puede actuar
en la descomposición del material original del suelo o de éste mismo, a través de
numerosos agentes, los cuales a su vez actuaran en condiciones muy variables, lo que
determinara una amplia gama de tipos de suelos que se forman en estas condiciones.
El conocimiento del Clima, es decir de la cantidad y distribución estacional de las
precipitaciones pluviales, permite una comprensión fundamental en el proceso de
transformación de la roca (meteorización tropical). Este proceso de meteorización es
complejo debido a que toma millones de años y además porque durante este proceso los
principales agentes que afectan el desarrollo del suelo, digamos la fisiografía, geología,
geomorfología y el clima también sufren cambios. Esta complejidad se demuestra por el
hecho de que a pesar que los suelos están formados a unos pocos metros unos de otros,
las propiedades que estos poseen pueden ser muy diferentes y, sin embargo, cada uno
de estos suelos puede ser similares a otros ubicados a miles de kilómetros de distancia.
Las similitudes y diferencias entre todos los suelos son medidos comúnmente en términos
de sus propiedades químicas, mineralogiítas y físicas.
IV- METEORIZACION EN LOS SUELOS DE SELVA
La composición y textura de las rocas madres son importantes en las etapas iniciales de
la meteorización, pero se vuelven menos importantes con el tiempo. Las características
climáticas tales como la cantidad de precipitación pluviométrica y particularmente, la
distribución estacional de ésta, determinan la intensidad del proceso de meteorización. La
topografía afecta el movimiento vertical del agua y, por consiguiente, a la velocidad de
remoción de los materiales solubles.
En taludes escarpados, el escurrimiento puede ser tan activo en la erosión del material
meteorizado como lo es la filtración en su formación. El tipo y cantidad de vegetación
pueden ser importantes en la formación de ácidos orgánicos y en la asimilación de sílice.
Finalmente el tiempo es un factor decisivo, ya que, por ejemplo, en climas húmedos y

calientes, típicos de los trópicos, el tiempo que se requiere para alterar un material rocoso
es considerablemente menor que en los climas templados.
La alteración de la roca a través de los procesos de meteorización se lleva a cabo en
forma progresiva por medio de una serie de acontecimientos y etapas, los cuales dan
como resultado un perfil de suelo residual meteorizado tropicalmente.
Se define como perfil de meteorización de un suelo tropical a la secuencia de materiales
con diferentes propiedades físicas formadas en el sitio donde se encuentra y el cual yace
sobre la roca meteorizada. Los perfiles de meteorización cambian de un lugar a otro,
debido a variaciones locales en el tipo y estructura de la roca madre, la topografía, la
velocidad de erosión y las condiciones de agua subterránea además de las variaciones
climáticas regionales, particularmente la pluviosidad. La clasificación en términos de
zonas de intemperización y grados de intemperización es esencial para el diseño de
ingeniería, y han habido varios intentos para proporcionar un sistema satisfactorio de
descripción y clasificación para propósitos de ingeniería. Deere & Patton (1971) así corno
De Mello (1972), dieron un valioso resumen comparativo de los sistemas de clasificación
disponibles en ese momento. La Sociedad Geológica de Londres (1970, 1977) hizo
propuestas para el “registro” de “núcleos” que han sido más o menos seguidos de cerca
por la Asociación de Geólogos de Ingeniería (1978). Dearman (1974) describió el sistema
de clasificación de intemperización utilizado en la practica británica, y esto fue luego
totalmente documentado por la Sociedad Geológica de Londres (1977). Un perfil de
intemperización de la selva amazónica peruana ha sido obtenido sobre la base de una
adecuada correlación de muchas perforaciones practicadas en el sitio, y es factible de
utilizarlo para prediseños de obras de ingeniería.
V- SUELOS SAPROLITICOS Y LATERITICOS
En los últimos años se ha observado un aumento en el número de investigaciones con
respecto a la clasificación de los suelos tropicales, todos ellos contribuyen a desarrollar
criterios adecuados para establecer su posible comportamiento, tomando en
consideración que los suelos tropicales han mostrado diferentes conductas cuando han
sido comparados con suelos de otros orígenes, y además no están convenientemente
representados en el sistema de clasificación clásico conocido en la ingeniería geotécnica.
Así se han hecho muchos intentos (usando factores objetivos o subjetivos), que han sido
elaborados para identificar las características intrínsecas de los suelos tropicales y para
prever sus propiedades geotécnicas. Uno de los proyectos desarrollados en Brasil fue
denominado MCT (Miniatura Compacto Tropical), (Villibor y Nogami 1979), que permite la
determinación de conductas lateríticas y no lateríticas (saprolíticas), que toman en cuenta
sus propiedades con relación a sus características genéticas.

De todas las clasificaciones propuestas hasta la fecha, el autor considera corno más
representativa la de considerar estos dos tipos de suelos: saprolíticos y lateríticos. Los
suelos saprolíticos son aquellos originados por la intemperización de la roca en el lugar,
conservando sus condiciones demacro estructura, mineralogía y granulometría. Debido a
que aparecen corno el residuo de la roca de origen y presentan un apropiado perfil de
intemperización, también se les llama suelos residuales jóvenes. Normalmente
constituyen estratos subyacentes al horizonte superficial de estos depósitos y
suprayacentes a la roca matriz, caracterizándose por la presencia de estructuras
heredadas de la roca madre, grandes espesores del estrato, mineralogía compleja con
diferentes grados de intemperismo y estratigrafía en algunos casos compleja con gran
heterogeneidad, y en otros muy homogéneas con estructuras simples (Nogami, 1985).
Llamamos lateríticos a los suelos tropicales que sufren durante su formación un proceso
pedológico intenso denominado laterización, cuyas características son: lixiviación de los
catones alcalinos y alcalinos terrosos (Na+
, KI+
, Ca++
y Mg++
), empobrecimiento de sílica,
existencia de minerales arcillosos en grados avanzados de transformación y aumento del
porcentaje de óxidos de fierro y aluminio hidratado. Los suelos lateríticos pueden ser
residuales maduros o transportados y constituyen un horizonte superficial de origen
esencialmente pedogenético recubriendo normalmente áreas bien drenadas, formando
estratos con limites graduales poco perceptivos. Los suelos lateríticos presentan como
características genéticas principales una constitución mineralógica o microestructura de
apariencia homogénea é isotrópica, elevado ángulo de fricción, bajo peso unitario seco,
baja capacidad de intercambio catíonico, elevada resistencia a la erosión, alta
contracción, buena adhesividad a los materiales bituminosos, pero presentan mucha
porosidad, son altamente permeables, poco expansivos y de baja plasticidad.
En nuestro país, después de analizar estadísticamente miles de resultados de ensayos
efectuados, principalmente durante la construcción de carreteras y aeródromos, así como
también cimentación de edificios, puertos y problemas de derrumbes en las riberas de los
principales ríos tanto en la selva alta como en la Ilanura amazónica, se han establecido
algunas correlaciones típicas de comportamiento para luego lograr un primer intento de
zonificación y clasificación de nuestros suelos tropicales, utilizando además la información
geomorfológica, de clima, pedológica, y tomando en cuenta la roca madre subyacente a
cada región (Carrillo-Gil, 1995), desde el punto de, vista práctico se ha logrado establecer
ciertas correlaciones empíricas entre las características de plasticidad de los suelos
tropicales y su probable clasificación que pueden utilizarse para diseños preliminares con
los suelos de la amazonía peruana.
VI- DISEÑO EN LOS SUELOS DE SELVA
En el Perú, los suelos tropicales en un gran porcentaje son de tipo saprolíticos, esto es,
suelos arcillosos intercalados con limo y arena principalmente. Algunos resultados de

ensayos de resistencia al cortante efectuados en los suelos de nuestro país agrupan del
lado conservador a los ensayos de laboratorio convencionales efectuados en estado
saturado, esto es ensayos triaxiales consolidado no-drenados o no-consolidados no-
drenados; y del lado más real a los ensayos de campo que arrojan siempre valores mucho
más confiables que los ensayos de laboratorio, comprobándose que entre estos dos
grupos podemos ubicar una línea promedio, evaluada por medio de métodos estadísticos,
que podría representar valores más cercanos a la realidad y tomar efectos de la influencia
de la succión correspondiente.
Para el diseño en los suelos tropicales de selva los análisis clásicos de mecánica de
suelos y de rocas necesitan combinarse con un conocimiento de la geología de ingeniería
en cada situación y con un sólido discernimiento y experiencia de la ingeniería geotécnica.
Es desafortunado que el enfoque analítico sea muchas veces sobre enfatizado en la
ingeniería geotécnica sin tener suficiente de los otros dos ingredientes que están
presentes como base para el diseño. De otro lado, existen situaciones en que la
complejidad de la geología local confunde el análisis y, por lo tanto, la practica local se fía
totalmente de los precedentes, del juicio profesional y experiencias de diseño del lugar o
de otros lugares que tengan condiciones geológicas similares.
En esta Conferencia tendremos que hacer énfasis inevitable sobre los problemas de
estabilidad de taludes en los suelos de selva, ya que éstos quizá sean los problemas mas
y mejor estudiados en nuestro medio, pero también nos referiremos de manera breve a
algunos aspectos del diseño de pavimentos en algunas obras construidas en la selva
peruana.
Aparte de la confianza total en la experiencia y los precedentes para el diseño de taludes,
pavimentos y cimentaciones que se observa en la comunidad técnica mundial, parecería
existir tres enfoques básicos que se le presentan al ingeniero que debe tomar decisiones de
diseño con relación a los suelos tropicales. Cada uno de estos enfoques tiene una base
lógica y puede decirse que abarca tanto el análisis como el diseño (Brand, 1982).
(a) Métodos clásicos de análisis de estabilidad mas conocidos como análisis de equilibrio
limite, de los cuales se obtienen factores de seguridad numéricos.
(b) Métodos de diseño semi-empíricos (o de precedente modificado) que dependen de
un conocimiento profundo de la performance de taludes o cimentaciones existentes
relacionados con las condiciones relevantes prevalecientes.
(c) Enfoque de evaluación del terreno, que depende mucho del levantamiento de planos
basados en fotografía aérea, para clasificar las formas de la tierra desde el punto de
vista de su estabilidad y que pueden llevarnos a una zonificación del suelo en
términos de riesgo y peligro potencial.

Estos tres enfoques bastante diferentes para el “análisis y el diseño” han sido todos
aplicados con éxito igualmente mixtos a los suelos de selva. El enfoque clásico tiene la
ventaja de que cuantifica el grado de seguridad, mientras que esta cuantificación muchas
veces no es posible hacerla con los otros dos métodos. El método semi-empírico y el
enfoque de evaluación del terreno están estrechamente relacionados por que ambos se
basan en la asunción explícita de que las características de estabilidad de un suelo tropical
pueden ser evaluadas en base a las observaciones de la performance de otras
consideraciones de similares características.
En muchos casos se ha mencionado que los factores teóricos de seguridad para taludes
estables en suelos residuales son frecuentemente menores que la unidad. Algunos
piensan que este error proviene de la omisión de la contribución de la succión en la
resistencia al esfuerzo cortante del suelo. En el Perú y otros países de clima tropical,
como queda dicho tenemos, una vasta área cubierta por suelos residuales de diferentes
formaciones geológicas que pueden encontrase en estado no saturado, estando estos
materiales geotécnicos sujetos a sufrir variaciones de humedad con el transcurso del
tiempo. Es por lo tanto de suma importancia tomar en consideración la influencia que
ejerce la succión sobre los parámetros de resistencia del suelo, en especial cuando se
trata de análisis de estabilidad de taludes. Fredlund et al, (1978) presentaron una
expresión de resistencia para los suelos no-saturados, considerando el concepto de
variables del estado tensional. La expresión propuesta es la siguiente:
τ = c´ + (σn – ua) tag φ´ + (ua – uw) tag φb
donde:
τ = Esfuerzo cortante
c´ = Cohesión
(σn – ua) = Esfuerzo normal aplicado
(ua – uw) = Succión
φ´ = Angulo de fricción interna con relación a (σn – ua)
φb
= Angulo de fricción interna con relación a (ua – uw)
Esta expresión, cuando es ploteada en el espacio tridimensional forma una superficie de
ruptura plana, esto por que asume tag φb
como constante. Si las resultados del ensayo
son ploteados en un gráfico bidimensional, manteniendo la succión como tercera variables
se observa que la cohesión sufre variación con el cambio de succión, siendo que el
ángulo φ´ permanece constante, pudiendo decirse que (ua – uw) tag φb
es una
contribución a la cohesión como resultado de un aumento de la succión, por lo que ángulo
φb
puede ser determinado analíticamente como lo indica Fredlund et at (1978), o
gráficamente, ploteando los resultados en el espacio bidimensional (τ,σn – ua).
Posteriormente, Escario y Saez (198ó) observaron que en algunos casos existe un valor
máximo de resistencia entre el estado total de saturación y el estado seco, de tal forma
que la tag φb
no es constante pues varia desde un valor aproximado de φ´, con succión

nula (material saturado) hasta cero para un valor máximo de succión, resultando en una
envolvente de resistencia no lineal. Esta no linealidad fue también observada por Gan et
al (1988) al ensayar un till glaciar en el equipo de corte directo con succión controlada.
En la Pontificia Universidad Católica de Rió de Janeiro, Brasil, Carrillo Delgado y Tacio de
Campos (1994), han desarrollado equipo de laboratorio y estudios para evaluar los
mecanismos de falla asociados a los deslizamientos de suelos coluvionares sobrepuestos
a saprolitas de biotita-gneiss, utilizando comparaciones entre ensayos de corte directo
convencionales y con succión controlada en un equipo especialmente preparado para
esto caso, tomando en cuenta los efectos del grado de saturación variable de los
materiales geotécnicos ensayados.
Lamentablemente en nuestro país, aún no contamos con el equipamiento necesario para
medir efectos de succión en los suelos de selva que se encuentran parcialmente
saturados. Esto conduciría a proyectos de ingeriría más económicos que las actuales
soluciones conservadoras. Sin embargo es posible considerar a los efectos de la succión
de forma indirecta e nuestros diseños, a través de la comparación de resultados de
resistencia al cortante obtenidos de ensayos en cuerpos de prueba previamente
inundados o saturados y en condiciones de humedad natural.
En algunos casos se presentan problemas de estabilidad de taludes en los suelos de
selva condicionados a la precipitación pluvial, por lo que los deslizamientos ocurren
durante la temporada de lluvias, admitiéndose que el suelo se encuentra completamente
saturado, observándose, como en el caso de la ciudad de El Salvador en Brasil, (Campos,
et al, 1994), que en la mayoría de los casos, los planos de falla son superficiales,
localizándose encima del nivel freático. El procedimiento sugerido consiste en verificar la
estabilidad del talud en sus condiciones extremas: una condición de humedad natural y
otra en condición saturada, para luego considerar una situación intermedia de succión,
con la que se obtienen los valores extremos del Factor de Seguridad correspondientes a
las dos situaciones mencionadas, debiendo utilizarse un valor intermedio como Factor de
Seguridad correspondiente a un determinado nivel de succión. Por lo tanto, para los casos
en que el mecanismo de ruptura este asociado a perdida de resistencia por
humedecimiento descendente y no por la generación o elevación de presiones neutras
positivas, los procedimientos convencionales utilizando ensayos de corte en estado
saturado llevan a resultados conservadores, lo que implica siempre soluciones costosas.
En estos casos es posible tomar en consideración la succión, para viabilizar obras de
estabilización de taludes naturales en suelos de selva, cambiando el concepto del
proyecto, de modo de garantizar un determinado nivel mínimo de succión, mediante obras
de drenaje o protección superficial adecuadas.
En otros casos, las propiedades de resistencia al esfuerzo cortante en los suelos
residuales están íntimamente relacionadas a la presión de poros por medio del principio
de presiones efectivas. Para determinar en el laboratorio las propiedades de resistencia al

cortante apropiadas para el diseño y el análisis de taludes que fallan por efecto de las
lluvias, es necesario modelar el mecanismo de falla tan exactamente como sea posible.
Por muchas razones, la prueba triaxial es comúnmente utilizada para estudiar estas
propiedades de los suelos, para esto se realiza ya sea una prueba “drenada” o se lleva a
cabo una “prueba no drenada”, durante la cual se mide la presión de poros. Sin embargo,
la trayectoria de la tensión seguida en el campo durante una falla inducida por lluvia es
muy diferente a esto, ya que σ1 y σ3 son sensiblemente constantes y la presión de poros
se incrementa (esto es, la succión disminuye) conforme llueve según Brand, (1982). El
mecanismo correcto de falla sólo puede ser modelado en el laboratorio por medio de una
prueba de carga constante en la cual se incrementa la presión de poros desde un factor
negativo inicial hasta que ocurre la falla. También es posible seguir la trayectoria de
tensión correcta simplemente disminuyendo la presión de la “celda o cedula”, pero esto no
simula el mecanismo de falla correcto que ocurre en el campo.
El caso más común que ocurre en nuestro medio se presenta en las orillas de los grandes
ríos de la selva peruana, especialmente en las riberas del Río Amazonas, la falla de
taludes en suelos tropicales subyacentes se debe a la acción del movimiento de ascenso
y descenso del agua durante la etapa de avenidas y estiaje. Estos ríos discurren
formando meandros sobre un suelo blando de potencia variable. Los meandros se
desplazan agua abajo originando erosión y sedimentación. La continuación de la
deformación del meandro aguas arriba modifica el cauce y origina efectos sobre las
riberas durante las etapas de vaciante produciendo graves deslizamientos, que
consideramos como un fenómeno de vaciamiento rápido que afecta al talud, pues en muy
poco tiempo el río baja, un promedio de 12 m (Carrillo-Dominguez, 1996).
El vaciamiento rápido es interpretado en la geotecnia corno un proceso que aumenta la
deformación no-drenada de la zona saturada en los taludes afectados. En otras palabras,
la respuesta de la estabilidad de los taludes al movimiento rápido del agua en el
descenso, es similar a la respuesta ocurrida en una excavación en la que se produce un
aligeramiento forzado, debido al material que previamente ofrecía un apoyo lateral y que
rápidamente es removido, En este caso el desequilibrio producido por el vaciado rápido
del rió hace quedar agua contenida dentro de la estructura porosa del suelo pues su nivel
no baja a la misma velocidad que el nivel de agua del río, lo que origina mayor peso del
cuerpo del talud y aumento de la presión intersticial dentro del suelo, efecto que hace
disminuir la resistencia al esfuerzo cortante del suelo que conforma el talud y que aunado
a los efectos del río ya indicados, hace que se originen los deslizamientos cuando no ha
sido posible evacuar o disipar rápidamente el agua que quedó entrampada dentro del
suelo que conforma el talud (Carrillo, 1997). Contrariamente a los efectos del descenso
del agua, la subida del nivel de agua en el río origina confinamiento del pie del talud por
las presiones de la masa de agua y la coincidencia de los niveles futuros con el nivel del
río equilibran las cargas hidrostáticas y por lo tanto se anula el desequilibrio que causa
inestabilidad en los taludes estudiados. Es por esto que a esta etapa la consideramos
como no-crítica con respecto a la anterior de bajada del agua en el río que

coincidentemente es en la que se han producido el mayor numero de deslizamientos
importantes. En el Río Amazonas, frente a la ciudad de Iquitos, el descenso del nivel de
agua ocurre entre los meses de Junio y Septiembre de cada año, considerándose que el
ultimo gran deslizamiento se produjo por etapas, la primera en Julio de 1991, la segunda
en Junio de 1992, la tercera en Agosto de 1993, para finalmente colapsar totalmente en
1994.
Todos estos problemas los hemos venido estudiando desde antes del año 1948, sobre
todo en las riberas del Río Amazonas frente a la ciudad de Iquitos. En los últimos años,
para estudiar estos problemas, se instaló una adecuada instrumentación geotécnica en
las áreas críticas donde ocurren los graves deslizamientos ya mencionados. Con el fin de
establecer los movimientos laterales y/o generación de presiones de agua indeseables en
el suelo tropical involucrado en estos taludes naturales, se colocaron numerosas
estaciones inclinométricas y piezométricas con aparatos de tecnología reciente que han
permitido definir automáticamente perfiles de desplazamiento y presiones de poro que
afectan a estos suelos de selva durante los periodos críticos de descenso de nivel del río.
De las medidas tomadas entre 1996 a 1997 y entre 1998 y 1999, se puede apreciar que
ahora los movimientos en promedio no son muy significativos y que comparados con el
movimiento del Río se puede establecer que en la etapa crítica de descenso del nivel de
agua se produce un movimiento hacia adelante en dirección del Río, mientras que en el
ascenso o subida del nivel de agua ocurre lo contrario como si se produjera un
movimiento basculante del talud. Esto nos indica que cualquier obra de defensa o
sostenimiento debe diseñarse lo más flexible posible y no muy rígida pues esto último
determinará mayores costos para que la obra sea estable.
Con respecto a las medidas piezométricas los resultados del monitoreo geotécnico en
zonas donde se han instalado sistemas de subdrenaie en taludes de suelos saprolíticos,
indican que en general la disipación de las presiones intersticiales en la mayor parte de
casos se ha efectuado en correspondencia con el descenso y ascenso del nivel de agua,
determinándose así un buen comportamiento del sistema de drenaje que fuera instalado
en las zonas críticas. Los piezómetros que fueron instalados en la zona del deslizamiento
mas reciente (1994) en riberas del Río Amazonas, donde no se practicó ningún sistema
de drenaje profundo ni tratamiento para sostenimiento, desde el inicio sus lecturas
mostraron irregularidades con respecto a la disipación delas presiones de poro
acumuladas después del descenso del río. Los resultados indican que en los estratos
arenosos durante la etapa crítica, las presiones intersticiales medidas en esta zona
arrojan un máximo de hasta 111 kPa, medido en el periodo 1998-1999 y un mínimo de 12
kPa medido en el periodo 1996-1997, considerándose un promedio de todas las lecturas
en 59 kPa. Para las arcillas, durante la etapa crítica se midieron máximos hasta de 106
kPa en el periodo 1998-1999, y de 50 kPa como mínimo para el periodo 1996-1997,
ocurriendo un promedio de medidas de 77 kPa para las presiones neutras generadas por
el descenso del agua en el Río Amazonas, Los análisis de estabilidad de taludes
efectuados en condiciones de presión de poro alta arrojan factores de seguridad menores

que la unidad, sin embargo, cuando se instala un sistema de subdrenaje adecuado, los
cálculos en el mismo talud pero con presiones neutras disipadas y por lo tanto mas bajas,
los factores de seguridad son superiores y en este caso aseguran la estabilidad del
conjunto, lo que indica que la mejor solución no necesariamente son las estructuras de
retención de cualquier tipo, sino la inclusión de un buen sistema de drenaje.
Para el cálculo de estabilidad de estos taludes pueden tomarse las condiciones
especiales ya mencionadas del mecanismo de falla probable, esto es, un efecto de
vaciamiento rápido similar al de una presa de berra. Para ello será necesario estimar la
resistencia al esfuerzo cortante reproduciendo en el laboratorio el fenómeno ocurrido en el
campo por medio de ensayos triaxiales tipo consolidado no-drenado (rápido consolidado)
o bien siguiendo las recomendaciones de Lowe y Karafiath (1960), que indican compactar
el espécimen con su peso unitario y humedad de campo. Después se satura y es
colocado en el aparato triaxial y se aplica un σ3 igual a la presión de campo con el nivel
del Río al máximo y al mismo tiempo se aplica un σ1 = 2 σ3 que representa la condición
del suelo arcilloso en su vida anterior al momento del descenso del nivel del río. De
manera que en la primera etapa de la prueba triaxial el espécimen se consolida en
condiciones un tanto diferentes a las hidrostáticas usuales (σ1 = σ3) utilizando un estado
de esfuerzos en que σ1 = 2 σ3. A continuación, en la segunda etapa el espécimen se
lleva a la falla sin permitir drenaje adicional, obteniéndose resultados aceptables para el
proyecto correspondiente.
Otra forma de obtener los valores probables de resistencia al cortante puede hacerse por
medio de retroanálisis (back analysis) siempre que las condiciones prevalecientes antes
del deslizamiento sean reproducidas adecuadamente y permitan obtener valores
aproximados de los parámetros geotécnicos para evaluar la estabilidad de los taludes.
El análisis de taludes naturales y el diseño de taludes en cortes, en base a los métodos
clásicos, requiere del establecimiento de valores aceptables del factor de seguridad.
Frecuentemente es necesario, en terrenos de suelo residual, trabajar a valores del Factor de
Seguridad muy bajos, debido a lo empinado del terreno o el costo excesivo para adoptar
valores más altos. El diseño “standard” de seguridad de taludes (esto es, la probabilidad de
falla) debe por lo tanto estar lógicamente gobernada por las consecuencias de falla en
términos de pérdida de vida, daño a la propiedad, y la interrupción de comunicaciones y
servicios.
La práctica adoptada en Hong Kong (Oficina de Control Geotécnico, 1979) es que el factor
de seguridad del diseño está relacionado con la categoría de riesgo (Tabla I). La categoría
de riesgo para un talud en particular se tasa en términos de la posibilidad de pérdidas de
vida en caso de falla del talud. Típico de taludes de alto riesgo son los taludes cortados
inmediatamente adyacentes a escuelas y bloques de departamentos ocupados. Un ejemplo
de un talud de bajo riesgo es uno que sólo amenaza un camino secundario. En el caso de
los taludes de las riberas del Río Amazonas podemos tomar un riesgo intermedio, con
categoría de significativo.

Tabla I
Factores de seguridad aceptables para taludes en Hong Kong
(Geotechnical Control Office, 1979)
Categoría de Riesgo Mínimo Factor de
Seguridad
Bajo 1.2
Significativo 1.3
Alto 1.4
Otra de las preocupaciones del ingeniero geotécnico de carreteras y pistas de
aeropuertos apoyadas sobre suelos tropicales, es el diseño adecuado de sus pavimentos.
Existen muchos casos históricos en los que se han aplicado condiciones de diseño
inadecuadas o tomadas de especificaciones foráneas exigidas para casos donde el
soporte del suelo de subrasante es débil, sin embargo estas especificaciones son
aplicables a otras regiones del mundo donde los suelos no son del tipo encontrado en la
selva peruana. A menudo estas recomendaciones indican la estabilización del suelo con
cemento, lo que ha originado, debido en algunos casos a un mal diseño del suelo-
cemento o a un procedimiento de construcción inadecuado; que la retracción de fragua, la
dosificación no uniforme del cemento con el suelo o el espesor insuficiente de la base
estabilizada, haya originado la formación de grietas que se ha reflejado en la capa de
rodadura, que en muchos casos era de tipo flexible, agrietándose apreciablemente y en
muchos casos alterando el normal funcionamiento de pistas de aterrizaje. Es conveniente
tomar en cuenta que cuando un suelo es deformable, siempre será mas conveniente
colocar bases y productos también flexibles de manera de lograr un comportamiento
eficiente. Por el contrario, si la estructura del pavimento es rígida o semi rígida, apoyada
sobre un suelo flexible, pueden esperarse deformaciones que más tarde redundarán en
agrietamientos y fracturamientos no sólo de la estructura inferior sino también de la capa
de rodadura correspondiente. En estos casos es mucho mas recomendable utilizar como
elemento estabilizante la cal, que en nuestra selva existe de manera abundante, con
bancos que pueden ser explotados económicamente para lograr un producto de calidad.
El principal objetivo de la estabilización de los suelos saprolíticos con cal es el de
incrementar su resistencia y disminuir su sensibilidad a los cambios volumétricos debidos
a variaciones en el contenido de humedad del suelo.
El conocimiento de los mecanismos responsables de las modificaciones que se llevan a
cabo durante la estabilización de una arcilla con cal es muy importante. Es indispensable
por otro lado, la previa determinación de los tipos de minerales arcillosos que se
encuentran presentes en el suelo que se pretende estabilizar, ya que esto permite adoptar

el tratamiento a efectuar y prever el mejoramiento que se puede esperar con la
estabilización, así como su presencia con el tiempo.
De numerosos estudios realizados para estabilizar los suelos tropicales con cal, se
establece que las mezclas de suelos saprolíticos con cal presentan sistemáticamente
mejores resistencias que con el suelo laterítico con cal para iguales porcentajes y tiempos
de cura (Gimenez,1990). En los suelos tropicales mezclados con cal la resistencia
aumenta con el tiempo de curado, aumentando mas en el suelo saprolítico que en el
laterítico. La influencia del porcentaje de cal en la resistencia es semejante tanto en los
suelos saprolíticos como lateríticos. La resistencia de los suelos prácticamente no
disminuye como consecuencia del tiempo transcurrido entre la mezcla y su compactación
en las primeras 4 horas, sin embargo, el suelo saprolítico sufre cierta disminución de
resistencia entre 4 y 24 horas.
De la investigación que hemos efectuado con respecto a estabilización con cal para
algunos suelos saprolíticos de la amazonía peruana que permanentemente presentan
contenidos de humedad natural hasta de 30% a 40% mucho mayores que el óptimo de
compactación, hemos obtenido algunos resultados de laboratorio para suelos que
presentan portancia tan baja como CBR de 1% a 5% en promedio. Para estos suelos se
han empleado diferentes criterios para la selección del contenido óptimo de cal ya que
son muy diversos los factores que influyen, destacándose entre otros el contenido de
materia orgánica, porcentaje de minerales arcillosos presentes en el suelo, tipo de cal,
porcentaje de finos, etc. Para establecer el CBR de diseño de la arcilla de apoyo
estabilizada con cal, se efectuaron numerosos ensayos, obteniéndose un aumento en el
valor del CBR para diferentes tiempos de curado, de acuerdo al desarrollo de la reacción
puzolánica en el suelo, estableciéndose que con 5% a 6% de cal hidratada en peso es
posible obtener un mínimo de 15 % de CBR para arcillas saprolíticas, en comparación al
1% ó 6% que tiene en condiciones naturales, tomándose este promedio y bajo la
consideración de que los suelos saprolíticos normalmente presentan variaciones muy
importantes de comportamiento mecánico, sin embargo después de un buen tiempo de
curado el CBR aumento considerablemente llegando hasta mas del 29% en 140 horas
(Carrillo, te al, 1993).
VII- CONCLUSIONES
Los Estudios mencionados en esta Conferencia proporcionan una visión global de las
características geotécnicas de los suelos típicos de la selva peruana, así como también
algunas de sus condiciones y parámetros geotécnicos de diseño para las futuras obras de
ingeniería que se construirán en esta región de nuestro país. Todo esto permitirá en el
futuro el desarrollo de nuevos patrones de comportamiento considerando su evaluación
experimental y tratamiento estadístico para llegar a una determinación más aproximada
de las propiedades ingenieriles que permitan en el futuro la discretización de estos

materiales en grupos que presenten diferentes características geotécnicas, y por lo tanto,
comportamiento en las obras de ingeniería civil, dado a que, como se ha indicado estos
materiales geotécnicos no encuadran satisfactoriamente con muchos de los criterios y
métodos tradicionales utilizados en la mecánica de suelos, desarrollando en muchos
casos mayores o menores resistencias que lo previsto, debido a que, en estos suelos
parcialmente saturados se altera en forma significativa su comportamiento mecánico con
las variaciones de humedad prevalecientes en el campo.
Por otro lado, el uso de especificaciones y recomendaciones extrañas al suelo de selva,
generadas para lugares donde no existe este tipo de materiales y por lo tanto, no es
posible incluidas en las normas de diseño que son comunes en y para otras áreas del
mundo donde si son aplicable, hace que el enfoque para el análisis y diseño sea aún más
importante, dado a que se cometen graves errores al utilizar normas que han originado
graves daños en las obras de ingeniería construidas en la región amazónica peruana.
Como resumen de conclusiones importantes, y que no debemos olvidar al diseñar obras
de tierra en nuestra selva, podemos considerar en primer lugar la necesidad de colocar
adecuados sistemas de drenaje en todo tipo de obras de ingeniería, desde los pavimentos
hasta los muros de sostenimiento, pasando por edificaciones y taludes, además de tomar
en cuenta valores de resistencia al esfuerzo cortante convenientemente ajustados a un
mecanismo de falla real obtenido si es posible sobre la base de ensayos de campo; no
aceptar ni menos aplicar cualquier especificación o recomendación foránea que no aplica
a las características del suelo de nuestra selva, procurar diseñar obras flexibles y no
rígidas: y que siempre será deseable monitorear las estructuras de tierra con un adecuado
programa de instrumentación geotécnica para obtener resultados de comportamiento que
puedan, mas adelante, utilizarse en el diseño y construcción de futuros proyectos de
ingeniería estables y económicos.
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