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EL SUELO: SU ORIGEN Y FORMACIÓNEL SUELO: SU ORIGEN Y FORMACIÓN
Mecánica de suelos I Cajamarca, marzo del 2011
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Rocas
Son agregados de diversos minerales, pero, en ocasiones, pueden estar
formadas por un único mineral. Las rocas se pueden formar de muy
diversas maneras y a distintas profundidades. Una vez formadas, afloran y
se las encuentra por toda la superficie terrestre.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
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ROCAS IGNEAS, SEDIMENTARIAS Y METAMÓRFICAS
Las rocas se dividen en tres grandes grupos, según como se han
formado: ígneas, formadas por la solidificación del magma;
sedimentarias, originadas a partir de los materiales de la erosión
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sedimentarias, originadas a partir de los materiales de la erosión
acumulados en una zona concreta y metamórficas, formadas por
transformación de las ígneas y sedimentarias.
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Rocas ígneas
Las rocas ígneas se
forman por el enfriamiento
y la solidificación de
materia rocosa fundida, el
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magma.
Según las condiciones bajo
las que el magma se
enfríe, las rocas que
resultan pueden ser
intrusivas o extrusivas.
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• Las rocas intrusivas o plutónicas
Se forman a partir de un enfriamiento lento del magma y en el interior
de la corteza terrestre. Las rocas se enfrian muy despacio,
permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros,
ejemplo: granito y sienita.
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• Las rocas extrusivas o volcánicas
Se forman por el enfriamiento rápido del magma y en la superficie, o cerca
de ella, se forman al ascender el magma fundido desde las profundidades
llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger magma a través de
los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores son muy rápidas,
dando como resultado la formación de minerales con grano fino ejemplos
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dando como resultado la formación de minerales con grano fino ejemplos
basalto, riolita, traquita.
traquita
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Rocas sedimentarias
Las rocas sedimentarias son el resultado de un largo proceso fisicoquímico
y abundan sobre la superficie terrestre. Como su nombre lo indica, están
compuestas por sedimentos que proceden de la desintegración, por
intemperismo y erosión de antiguas rocas ígneas, sedimentarias y
metamórficas. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en
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metamórficas. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en
detríticas y en químicas.
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• Las rocas detríticas o fragmentarias
Se componen de partículas minerales producidas por la desintegración
mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias
al agua, son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se
depositan en capas. Ejemplos: lutitas y arenisca.
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arenisca
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• Las rocas sedimentarias químicas
Se forman por sedimentación química de materiales que han estado en
disolución durante su fase de transporte. En estos procesos de
sedimentación también puede influir la actividad de organismos vivos, en
cuyo caso se puede hablar de origen bioquímico u orgánico. Ejemplos:
yeso, anhidrita y calizas.
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yeso, anhidrita y calizas.
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Rocas metamórficas
Son rocas ígneas y sedimentarias
que sufren un cambio o
transformación ocasionado por las
fuertes presiones y altas
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temperaturas; el metamorfismo se
caracteriza por el desarrollo de
textura y/o minerales nuevos.
El metamorfismo puede ser de dos
clases: por contacto y regional.
cuarcita
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• El metamorfismo de contacto
se produce cuando un magma intruye una roca más fría. En la roca
madre (la mas fría) se forma una zona de alteración llamada
aureola de contacto. La aureola puede estar dividida en varias
zonas metamórficas, ya que cerca del intrusivo se formaran
minerales de altas temperaturas como el granate mientras que mas
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minerales de altas temperaturas como el granate mientras que mas
lejos se formaran minerales de bajo grado como la clorita.
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• El metamorfismo regional
Ocurre cuando grandes regiones de la corteza son comprimidos y se
deforman. Cuando los ríos acumulan sedimentos sobre las rocas en cuencas
sedimentarias por cientos de millones de años, la presión sobre esas rocas va
aumentando y la cuenca se hunde lentamente. Con el tiempo la temperatura y
presión en las capas inferiores mas antiguas aumentará hasta que comience el
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presión en las capas inferiores mas antiguas aumentará hasta que comience el
metamorfismo.
gneis
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• El metamorfismo regional
Otra forma de metamorfismo regional ocurre cuando las placas tectónicas
convergen. Una placa se sumerge bajo la otra hacia el manto. En estas
zonas de subducción se produce magma que asciende por la corteza,
provocando metamorfismo en grandes regiones de la corteza continental
cercana a las zonas de subducción.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
cercana a las zonas de subducción.
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Intemperismo de las rocas
Intemperismo o meteorización es la alteración de los materiales rocosos
expuestos al aire, la humedad y al efecto de la materia orgánica; puede ser
intemperismo mecánico o de desintegración, y químico o de
descomposición, pero ambos procesos, por regla general interactúan. Las
variaciones de humedad y temperatura inciden en ambas formas de
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
variaciones de humedad y temperatura inciden en ambas formas de
intemperismo toda vez que afectan la roca desde el punto de vista mecánico y
que el agua y el calor favorecen las reacciones químicas que la alteran.
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Intemperismo mecánico o físico
Mencionado también como desintegración, es un proceso por el que las
rocas se rompen en fragmentos más y más pequeños, como resultado de
la energía desarrollada por las fuerzas físicas. Por ejemplo, cuando el
agua se congela en una roca fracturada, la presión debida a la expansión
del agua congelada puede desarrollar suficiente energía para astillar
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del agua congelada puede desarrollar suficiente energía para astillar
fragmentos de la roca.
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La meteorización física, se desarrolla fundamentalmente en ambientes
desérticos y periglaciares. Los climas desérticos tienen amplia
diferencia térmica entre el día y la noche, y en los ambientes
periglaciares las temperaturas varían por encima y por debajo del punto
de fusión del hielo, con una periodicidad diaria o estacional.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
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Los cambios de temperatura rápidos y elevados, pueden provocar el
intemperismo mecánico de la roca, como así también los incendios de
bosques o de maleza, generan calor suficiente para romperla. El
calentamiento rápido y violento de la zona exterior de la roca provoca su
expansión, y si ésta es bastante grande, se desprenden hojuelas o
fragmentos más grandes de la roca.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
fragmentos más grandes de la roca.
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El hielo es mucho más efectivo que el calor para producir intemperismo
mecánico. Esta expansión del agua, a medida que pasa del estado líquido
al estado sólido, desarrolla presiones dirigidas hacia fuera desde las
paredes interiores de la roca. Tales presiones son lo suficientemente
grandes como para desprender fragmentos de la superficie de la roca.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
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El agua que llena las cavidades y los poros de una roca, por los común,
empieza a congelarse en su parte superior, por el contacto con el aire frío. El
resultado es que, con el tiempo, el agua de la parte inferior está confinada
por un tapón de hielo. Entonces, a medida que avanza la congelación el
agua confinada se expande, ejerciendo presión hacia fuera.
Los fragmentos de roca intemperizada mecánicamente, tienen forma angular,
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
Los fragmentos de roca intemperizada mecánicamente, tienen forma angular,
y su tamaño depende en gran parte de la naturaleza de la roca de que
proceden.
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Factores del intemperismo físico o mecánico
Son: insolación, gelivación, palpitación, exfoliación, acción de las raíces
• La insolación
Fenómeno de expansión y contracción térmica del material por variaciones
de la temperatura. Si la variación es súbita afectará la superficie de la roca;
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de la temperatura. Si la variación es súbita afectará la superficie de la roca;
si es lenta, toda la masa. En el segundo caso aparecerían fisuras cuando el
material es heterogéneo, (minerales con diferentes coeficientes de
contracción y dilatación), pueda generar respuestas diferentes en términos
de esfuerzos. La insolación es más eficiente en los desiertos pues la
sequedad ambiental permite que durante el día el calor no se pierda en
calentar la humedad de la atmósfera y durante la noche no exista reserva
atmosférica de calor para que disminuya la temperatura
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• Gelivación o acción de las heladas
Este factor es más eficiente que el anterior. Cuando el agua penetra en las
fracturas de las rocas para luego congelarse, aumenta su volumen en un 9% y
genera esfuerzos que fracturan el material. Con variaciones de la temperatura
por arriba y abajo del punto de congelación y el nuevo abastecimiento de agua
penetrando en el material a través de diaclasas y poros, el hielo, actuando en
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penetrando en el material a través de diaclasas y poros, el hielo, actuando en
forma semejante a una cuña.
• Palpitación. Es el movimiento del suelo causado por masas lenticulares de
hielo, cuando el agua de lluvia que ha penetrado al subsuelo se congela
durante el invierno aumentando su volumen. El mecanismo de congelamiento-
fusión del agua, conforme la temperatura fluctúa por arriba y abajo del punto de
fusión, da el particular movimiento que conduce a la alteración física del suelo.
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• Exfoliación
Es una forma de meteorización que conduce, no a la desintegración
granular de la roca, sino a su descamación, pues se desprenden de la
roca láminas o capas curvas. Se presentan dos productos de exfoliación:
los domos de exfoliación por despresurización de un macizo rocoso, y los
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peñascos intemperizados esferoidalmente, por exfoliación térmica.
• Acción de las raíces
Las raíces que crecen en las grietas de las rocas generan esfuerzos de
tracción. Se trata de un efecto de cuña asociado al engrosamiento de la
raíz que se desarrolla y progresa, colaborando en la dislocación de los
materiales rocosos.
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Intemperismo químico
Denominado descomposición, es un proceso más complejo que el
intemperismo mecánico. El intemperismo químico, en realidad,
transforma el material original en algo más diferente. Por ejemplo, la
meteorización química denota cambios en las propiedades químicas de
los minerales primitivos que integran la roca, transformándolos en
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
los minerales primitivos que integran la roca, transformándolos en
nuevos minerales que sean más estables en las temperaturas y
presiones relativamente bajas existentes en la superficie terrestre.
El tamaño de las partículas de rocas es un factor extremadamente
importante en el intemperismo químico, dado que las sustancias pueden
reaccionar químicamente sólo cuando se ponen en contacto unos con
otros. Cuanto más grande es la superficie de una partícula, más
vulnerable resulta el ataque químico.
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El clima también desempaña un papel en el
intemperismo químico. La humedad,
particularmente cuando va acompañada de
calor, acelera la velocidad de intemperismo
químico; inversamente, la sequedad lo
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retarda. Finalmente, las plantas y los
animales contribuyen directamente o
indirectamente al intemperismo químico,
puesto que sus procesos vitales producen
oxígeno, dióxido de carbono y ciertos
ácidos que entran en reacciones químicas
con los materiales de la tierra.
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En cualquier suelo rico en materia vegetal en descomposición se originan
soluciones formadas por una gran variedad de ácidos orgánicos, que
reaccionan con las superficies minerales y originan en ellas
meteorización química. Las sales que resultan como producto de tales
reacciones es transportado a través del suelo y depositadas en la zona
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de saturación y finalmente llegan a los ríos.
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La meteorización química causa la disgregación de las rocas y se da cuando
los minerales reaccionan con algunas sustancias presentes en sus
inmediaciones, principalmente disueltas en agua, para dar otros minerales de
distintas composiciones químicas y más estables a las condiciones del
exterior. En general los minerales son más susceptibles a esta meteorización
cuando más débiles son sus enlaces y más lejanas sus condiciones de
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
cuando más débiles son sus enlaces y más lejanas sus condiciones de
formación a las del ambiente en la superficie de la tierra.
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Factores del intemperismo químico
Los factores del intemperismo químico son: el intemperismo mecánico, la
composición mineralógica original, la profundidad de los materiales y las
variaciones de la temperatura y de la humedad.
El intemperismo mecánico
Es el factor más importante de intemperismo químico, porque el proceso
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
Es el factor más importante de intemperismo químico, porque el proceso
garantiza mayor área de exposición de los materiales.
• La profundidad.
Porque los materiales de la superficie están más expuestos a las variaciones de
temperatura y la humedad y por consiguiente al aire y la materia orgánica. En la
superficie existen organismos vivos que favorecen la alteración de la roca.
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La figura muestra la raíz de una
planta formando arcillas. Por las
cargas eléctricas (-) de la raíz hay
adherencia de iones de hidrógeno
(H+); la ortoclasa tendrá disponible
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(H+); la ortoclasa tendrá disponible
iones de potasio (K+).
En la figura se ilustra un proceso, de interacción planta suelo: por
intercambio de cationes, el potasio pasa a alimentar la planta,
intercambiándose por el hidrógeno, que pasa a oxidarse en la roca
ígnea, donde se forma la arcilla.
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• La composición del mineral original
Este es un factor que alude a la génesis y tipo de roca, a su textura. Por
ejemplo, entre los metales el hierro se oxida más rápidamente y entre los
silicatos, el cuarzo resiste más que los otros de la serie.
• La temperatura y la humedad
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• La temperatura y la humedad
Son dos factores climáticos que condicionan la velocidad e intensidad de
las reacciones químicas; la humedad favorece la producción de ácido
carbónico, además de proveer otros ácidos de reacción. Las rocas se
degradan por ciclos de humedecimiento y secado antes que por una
humedad y temperaturas fijas; la intensidad en la variación de ambos
factores es el aspecto fundamental.
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Es conveniente indicar la forma geométrica en que se rompen las rocas en
pedazos, considerando únicamente las formas que presentan los
fragmentos rocosos.
• Las rocas compuestas de minerales de grano grueso, se disgregan
generalmente grano a grano, dicha rotura se denomina desintegración
granular.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
granular.
Desintegración granular
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• La descamación es la formación de escamas u hojas curvadas en la roca
que se separan sucesivamente de la masa rocosa original dejando reducida
ésta a una forma esferoidal cada vez menor; el proceso relacionado con la
meteorización física es la descompresión o sea, la disminución de la presión
de confinamiento a medida que la roca alcanza niveles más cercanos a la
superficie terrestre debido a la erosión de las rocas suprayacentes; estas
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
superficie terrestre debido a la erosión de las rocas suprayacentes; estas
rocas formadas a gran profundidad están sometidas a un débil estado de
contracción debido a la alta presión sufrida
Descamación
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• Al alcanzar la superficie, la roca se expande ligeramente y, grandes
hojas se separan de la roca madre subyacente. En rocas donde existan
numerosas diaclasas producidas previamente por presiones o por
contracción de un magma al enfriarse, da lugar a roturas denominadas
fragmentación en bloques
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Fragmentación en bloques
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• Por último, la fractura irregular es la desintegración de la roca en
nuevas superficies de rotura masivas y duras, originándose pedazos
angulares de agudos bordes y ángulos
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Fragmentación irregular
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Formación de los suelos
Una vez fría la superficie terrestre, quedó determinado un manto rocoso o
roca madre, a partir del cual, luego de una serie de transformaciones, se
originó el suelo. Esas transformaciones fueron el resultado de la acción
combinada de diferentes variables climáticas (humedad, precipitaciones,
temperatura), del tipo de roca donde actuaban esas variables, del relieve, de
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temperatura), del tipo de roca donde actuaban esas variables, del relieve, de
la vegetación y del tiempo.
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La formación del suelo es un proceso en etapas en el que las rocas se
dividen en partículas menores mezclándose con materia orgánica en
descomposición.
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Según el proceso de formación, el suelo puede ser sedimentario,
residual y de relleno artificial.
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Sedimentario
En este tipo de suelo, las partículas se formaron en un lugar diferente, y
fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento. Los
materiales rocosos son transportados por los agentes de la erosión terrestre
(agua corriente, hielo glaciar, olas y viento), y también son acarreados por la
influencia de la gravedad para acumularse en otros lugares.
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influencia de la gravedad para acumularse en otros lugares.
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En la formación de los suelos sedimentarios se considera tres fases del
proceso de: la formación del sedimento, el transporte y el depósito de los
sedimentos.
a. Formación de sedimentos
El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la
meteorización física y química de las rocas de la superficie terrestre. En
general las partículas de limo, arena y grava se forman por la
meteorización física de la roca, mientras que las partículas arcillosas son
formadas por procesos de alteración química de las mismas. La formación
de partículas arcillosas a partir de las rocas puede producirse, por
combinación de elementos en disolución o por la descomposición química
de otros minerales.
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b. Transporte de los sedimentos
Los sedimentos pueden ser transportados por uno de los siguientes agentes:
agua, aire, hielo, gravedad y organismos vivos. La forma de transporte afecta
los sedimentos principalmente de dos formas: a) modifica la forma, el tamaño
y la textura de las partículas por abrasión, desgaste, impacto y disolución; b)
produce una clasificación o graduación de las partículas.
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
produce una clasificación o graduación de las partículas.
c. Depósito de los sedimentos
Después de que las partículas se han formado y se han transportado se
depositan para formar el suelo sedimentario. La causa de este depósito en el
agua es la reducción de la velocidad, cuando una corriente desemboca en un
lago, océano, o un gran volumen de agua, pierde la mayor parte de su
velocidad, disminuye así la fuerza de la corriente y se produce una
sedimentación.
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Según sea el agente de transporte, los suelos sedimentarios pueden
subdividirse en las siguientes categorías:
• Aluviales o fluviales: son depositados por corrientes de agua.
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• Glaciales: depositados por la acción de los glaciares.
• Eólicos: depositados por la acción del viento.
• Coluviales: depositados por la acción de la gravedad.
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• Depósitos Aluviales
Los depósitos de suelo aluvial son generados por la acción de corrientes
de agua y ríos. El tamaño de sus granos es de fino a muy grueso, su
forma es sub-redondeada.
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Los ríos acarrean materiales de muy diversas graduaciones,
depositándolos a lo largo de su perfil, según varia la velocidad de su curso
al ir disminuyendo esta, la capacidad de acarreo de la corriente se hace
menor depositándose los materiales más gruesos. De esta manera el río
transporta y deposita suelos según sus tamaños decrecientes,
correspondiendo las partículas más finas (limos arcillas) a depósitos
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correspondiendo las partículas más finas (limos arcillas) a depósitos
próximos a su desembocadura. Otra característica importante es que se
depositan en capas de espesores pequeños.
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• Suelos glaciares
Son suelos transportados por el hielo y el agua. Los depósitos glaciales
están formados por suelos heterogéneos que van desde grandes bloques,
hasta materiales muy finamente granulados a causa de las grandes
presiones desarrolladas y de la abrasión producida por el movimiento de
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las masas de hielo. Las partículas presentan formas subredondeadas y
redondeadas, la permeabilidad y porosidad es alta.
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Los fragmentos rocosos desprendidos como consecuencia del arranque y la
abrasión se llaman tills. Tienen diferentes tamaños y son transportados
englobados por la masa de hielo del glaciar. Cuando se producen
acumulaciones de tills, se denominan morrenas.
Un glaciar también puede depositar los llamados bloques erráticos, que son
enormes fragmentos rocosos de características diferentes al terreno sobre
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enormes fragmentos rocosos de características diferentes al terreno sobre
el que se asientan y que fueron transportados por el empuje del glaciar a lo
largo de varios kilómetros.
Suelo cerca al glaciar
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• Depósitos Eólicos de Suelos
El viento también es un agente importante de transporte que conduce a la
formación de depósitos de suelos. Cuando grandes áreas de arena se
encuentran expuestas, el viento puede desplazarlas y redepositarlas en
algún otro lugar. Se forma un depósito compacto de arena sobre el lado
expuesto al viento y un depósito suelto sobre el lado opuesto al viento.
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expuesto al viento y un depósito suelto sobre el lado opuesto al viento.
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Las propiedades típicas de las dunas de arena son:
• La granulometría de la arena en una localidad particular es
sorprendentemente uniforme, lo cual puede ser atribuido a la acción
distribuidora del viento.
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• El tamaño general del grano decrece con la distancia desde la fuente
debido a , que el viento arrastra a las partículas pequeñas más lejos que a
las grandes.
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El loess es un depósito eólico que consiste en partículas de limo y otras
de tamaño de limo. La granulometría del loess es bastante uniforme. Su
cohesión se deriva generalmente de un recubrimiento arcilloso sobre las
partículas de tamaño de limo, lo que contribuye a generar una estructura
estable de suelo en un estado no saturado. La cohesión puede también
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estable de suelo en un estado no saturado. La cohesión puede también
ser el resultado de la precipitación de productos químicos lixiviados por el
agua de lluvia. El loess es un suelo colapsable, porque cuando se satura
pierde su resistencia adherente entre las partículas del suelo. Precauciones
especiales deben tomarse al construir cimentaciones sobre depósitos de
loess.
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• Suelos coluviales
Son suelos transportados por la gravedad. Sus características son:
granulometría heterogénea: el tamaño de sus granos es de muy fino a
grueso, la forma de sus granos es angulosa, la forma de depósitos
completamente irregular, no sufre desgaste por transporte.
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La combinación del escurrimiento de aguas en las laderas de las
colinas y montes y de las fuerzas del campo gravitatorio forman los
depósitos de talud, en las faldas de las elevaciones, estos depósitos
suelen ser heterogéneos, sueltos y predominantemente formados por
materiales gruesos.
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Suelos residuales (desarrollados in situ)
Los suelos residuales se originan cuando los productos de la
meteorización de las rocas no son transportados como sedimentos, sino
que se acumulan en el sitio en que se van formando. Si la velocidad de
descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de
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descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de
la descomposición se produce una acumulación de suelo residual.
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Los factores que influyen en la
velocidad de alteración de la
naturaleza de los productos de
la meteorización son:
• El clima (temperatura y
lluvia),
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lluvia),
• La naturaleza de la roca
original
• El drenaje y la actividad
bacteriana.
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a) la zona superior, en la que existe un elevado
grado de meteorización, pero también cierto
arrastre de materiales, generalmente existe
material arcilloso o de arcillo limoso
b) la zona intermedia en cuya parte superior
existe una cierta meteorización, pero también
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existe una cierta meteorización, pero también
cierto grado de deposición hacia la parte
inferior de la misma, el suelo es limoso y/o
arenoso.
c) la zona parcialmente meteorizada que sirve
de transición del suelo residual a la roca
original inalterada
La temperatura y otros
factores han favorecido el
desarrollo de espesores
importantes de suelos
residuales en muchas
partes del mundo
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Depósitos artificiales
Los suelos sedimentarios y los residuales son suelos formados por la
naturaleza. Un depósito hecho por el hombre se denomina terraplén o
relleno. El terraplén constituye realmente un depósito sedimentario en el
que el hombre realiza todos los procesos de formación, de una forma
controlada para alcanzar resultados previamente definidos
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controlada para alcanzar resultados previamente definidos
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El suelo se extrae, por excavación o voladura de un determinado
yacimiento cuyo material cumple con las especificaciones pre-
establecidas.
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se transporta mediante un vehículo que puede ser un volquete, o
por medio de barcazas o tuberías y se deposita en el lugar
predeterminado.
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El material puede dejarse tal como cae, o puede acomodarse y
compactarse, para alcanzar las características mecánicas
deseadas.
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SUELO Y ROCA
Suelo
Sedimentos u otras acumulaciones
de partículas sólidas producidas por
Según ASTM (American Society for Testing Materials)
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la desintegración física y química de
las rocas, con o sin materia orgánica.
Roca
Materia sólida mineral que se
presenta en grandes masas o
fragmentos.
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Según Terzaghi
Suelo
Es todo agregado natural de partículas
minerales separables por medios
mecánicos de poca intensidad, como la
agitación en agua.
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agitación en agua.
Roca
Es un agregado de minerales unidos por
fuerzas cohesivas, poderosas y
permanentes .
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Suelo
Es el material terroso compuesto de distintas partículas sólidas: gravas,
arenas y mezclas arcillosas y/o limosas, con gases y líquidos que
ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas, por lo que se
considera al suelo como un sistema multifase. El agua incluida en el
suelo es parte integral del mismo porque juega un papel fundamental en
Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
suelo es parte integral del mismo porque juega un papel fundamental en
su comportamiento mecánico.
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Suelo
Desde el punto de vista de la ingeniería,
suelo es el terreno de fundación donde
se construye las cimentaciones de las
estructuras, también es el material de
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construcción para diversas obras civiles
ejemplo pavimentos, presas de tierra, por
esta razón el estudio de las de las
propiedades físicas, hidráulicas y
mecánicas del suelo es de importancia
fundamental, las cuales se determinan con
ensayos realizados en laboratorio.
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Suelo como terreno de fundación
El problema consiste en proyectar la cimentación de un edificio, de un
estribo de puente, de un muro de retención, etc. de forma funcional
y económica, teniendo en cuenta la naturaleza del terreno de tal
manera que se consiga seguridad suficiente con deformaciones o
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asentamientos compatibles con las tolerancias de la estructura.
o Condiciones de cimentación
Una vez conocida la naturaleza y propiedades del subsuelo se
elige la solución de cimentación más adecuada con base a las
teorías de la Mecánica del Suelo y la experiencia tecnológica.
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Se define el tipo de cimentación, el nivel de apoyo (profundidad de
cimentación), las presiones de trabajo y los asentamientos del suelo
asociados con las mismas.
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El suelo como material de construcción
El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en
muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible
localmente.
Cuando el ingeniero emplea el suelo
como material de construcción debe
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como material de construcción debe
seleccionar el tipo adecuado de
suelo, así como el método de
colocación y, luego, controlar su
colocación en obra, porque el suelo
como material de construcción debe
cumplir especificaciones técnicas.
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
La construcción de presas de tierra y vías terrestres implica el uso de
suelos, pero un uso selectivo, juicioso y en lo posible científico.
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  • 1. Facultad de Ingeniería y Arquitectura EL SUELO: SU ORIGEN Y FORMACIÓNEL SUELO: SU ORIGEN Y FORMACIÓN Mecánica de suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 2. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Rocas Son agregados de diversos minerales, pero, en ocasiones, pueden estar formadas por un único mineral. Las rocas se pueden formar de muy diversas maneras y a distintas profundidades. Una vez formadas, afloran y se las encuentra por toda la superficie terrestre. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 3. Facultad de Ingeniería y Arquitectura ROCAS IGNEAS, SEDIMENTARIAS Y METAMÓRFICAS Las rocas se dividen en tres grandes grupos, según como se han formado: ígneas, formadas por la solidificación del magma; sedimentarias, originadas a partir de los materiales de la erosión Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 sedimentarias, originadas a partir de los materiales de la erosión acumulados en una zona concreta y metamórficas, formadas por transformación de las ígneas y sedimentarias.
  • 4. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Rocas ígneas Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida, el Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 magma. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden ser intrusivas o extrusivas.
  • 5. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Las rocas intrusivas o plutónicas Se forman a partir de un enfriamiento lento del magma y en el interior de la corteza terrestre. Las rocas se enfrian muy despacio, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros, ejemplo: granito y sienita. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 6. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Las rocas extrusivas o volcánicas Se forman por el enfriamiento rápido del magma y en la superficie, o cerca de ella, se forman al ascender el magma fundido desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores son muy rápidas, dando como resultado la formación de minerales con grano fino ejemplos Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 dando como resultado la formación de minerales con grano fino ejemplos basalto, riolita, traquita. traquita
  • 7. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias son el resultado de un largo proceso fisicoquímico y abundan sobre la superficie terrestre. Como su nombre lo indica, están compuestas por sedimentos que proceden de la desintegración, por intemperismo y erosión de antiguas rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 metamórficas. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en detríticas y en químicas.
  • 8. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Las rocas detríticas o fragmentarias Se componen de partículas minerales producidas por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias al agua, son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se depositan en capas. Ejemplos: lutitas y arenisca. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 arenisca
  • 9. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Las rocas sedimentarias químicas Se forman por sedimentación química de materiales que han estado en disolución durante su fase de transporte. En estos procesos de sedimentación también puede influir la actividad de organismos vivos, en cuyo caso se puede hablar de origen bioquímico u orgánico. Ejemplos: yeso, anhidrita y calizas. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 yeso, anhidrita y calizas.
  • 10. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Rocas metamórficas Son rocas ígneas y sedimentarias que sufren un cambio o transformación ocasionado por las fuertes presiones y altas Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 temperaturas; el metamorfismo se caracteriza por el desarrollo de textura y/o minerales nuevos. El metamorfismo puede ser de dos clases: por contacto y regional. cuarcita
  • 11. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • El metamorfismo de contacto se produce cuando un magma intruye una roca más fría. En la roca madre (la mas fría) se forma una zona de alteración llamada aureola de contacto. La aureola puede estar dividida en varias zonas metamórficas, ya que cerca del intrusivo se formaran minerales de altas temperaturas como el granate mientras que mas Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 minerales de altas temperaturas como el granate mientras que mas lejos se formaran minerales de bajo grado como la clorita.
  • 12. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • El metamorfismo regional Ocurre cuando grandes regiones de la corteza son comprimidos y se deforman. Cuando los ríos acumulan sedimentos sobre las rocas en cuencas sedimentarias por cientos de millones de años, la presión sobre esas rocas va aumentando y la cuenca se hunde lentamente. Con el tiempo la temperatura y presión en las capas inferiores mas antiguas aumentará hasta que comience el Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 presión en las capas inferiores mas antiguas aumentará hasta que comience el metamorfismo. gneis
  • 13. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • El metamorfismo regional Otra forma de metamorfismo regional ocurre cuando las placas tectónicas convergen. Una placa se sumerge bajo la otra hacia el manto. En estas zonas de subducción se produce magma que asciende por la corteza, provocando metamorfismo en grandes regiones de la corteza continental cercana a las zonas de subducción. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 cercana a las zonas de subducción.
  • 14. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Intemperismo de las rocas Intemperismo o meteorización es la alteración de los materiales rocosos expuestos al aire, la humedad y al efecto de la materia orgánica; puede ser intemperismo mecánico o de desintegración, y químico o de descomposición, pero ambos procesos, por regla general interactúan. Las variaciones de humedad y temperatura inciden en ambas formas de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 variaciones de humedad y temperatura inciden en ambas formas de intemperismo toda vez que afectan la roca desde el punto de vista mecánico y que el agua y el calor favorecen las reacciones químicas que la alteran.
  • 15. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Intemperismo mecánico o físico Mencionado también como desintegración, es un proceso por el que las rocas se rompen en fragmentos más y más pequeños, como resultado de la energía desarrollada por las fuerzas físicas. Por ejemplo, cuando el agua se congela en una roca fracturada, la presión debida a la expansión del agua congelada puede desarrollar suficiente energía para astillar Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 del agua congelada puede desarrollar suficiente energía para astillar fragmentos de la roca.
  • 16. Facultad de Ingeniería y Arquitectura La meteorización física, se desarrolla fundamentalmente en ambientes desérticos y periglaciares. Los climas desérticos tienen amplia diferencia térmica entre el día y la noche, y en los ambientes periglaciares las temperaturas varían por encima y por debajo del punto de fusión del hielo, con una periodicidad diaria o estacional. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 17. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Los cambios de temperatura rápidos y elevados, pueden provocar el intemperismo mecánico de la roca, como así también los incendios de bosques o de maleza, generan calor suficiente para romperla. El calentamiento rápido y violento de la zona exterior de la roca provoca su expansión, y si ésta es bastante grande, se desprenden hojuelas o fragmentos más grandes de la roca. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 fragmentos más grandes de la roca.
  • 18. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El hielo es mucho más efectivo que el calor para producir intemperismo mecánico. Esta expansión del agua, a medida que pasa del estado líquido al estado sólido, desarrolla presiones dirigidas hacia fuera desde las paredes interiores de la roca. Tales presiones son lo suficientemente grandes como para desprender fragmentos de la superficie de la roca. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 19. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El agua que llena las cavidades y los poros de una roca, por los común, empieza a congelarse en su parte superior, por el contacto con el aire frío. El resultado es que, con el tiempo, el agua de la parte inferior está confinada por un tapón de hielo. Entonces, a medida que avanza la congelación el agua confinada se expande, ejerciendo presión hacia fuera. Los fragmentos de roca intemperizada mecánicamente, tienen forma angular, Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 Los fragmentos de roca intemperizada mecánicamente, tienen forma angular, y su tamaño depende en gran parte de la naturaleza de la roca de que proceden.
  • 20. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Factores del intemperismo físico o mecánico Son: insolación, gelivación, palpitación, exfoliación, acción de las raíces • La insolación Fenómeno de expansión y contracción térmica del material por variaciones de la temperatura. Si la variación es súbita afectará la superficie de la roca; Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 de la temperatura. Si la variación es súbita afectará la superficie de la roca; si es lenta, toda la masa. En el segundo caso aparecerían fisuras cuando el material es heterogéneo, (minerales con diferentes coeficientes de contracción y dilatación), pueda generar respuestas diferentes en términos de esfuerzos. La insolación es más eficiente en los desiertos pues la sequedad ambiental permite que durante el día el calor no se pierda en calentar la humedad de la atmósfera y durante la noche no exista reserva atmosférica de calor para que disminuya la temperatura
  • 21. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Gelivación o acción de las heladas Este factor es más eficiente que el anterior. Cuando el agua penetra en las fracturas de las rocas para luego congelarse, aumenta su volumen en un 9% y genera esfuerzos que fracturan el material. Con variaciones de la temperatura por arriba y abajo del punto de congelación y el nuevo abastecimiento de agua penetrando en el material a través de diaclasas y poros, el hielo, actuando en Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 penetrando en el material a través de diaclasas y poros, el hielo, actuando en forma semejante a una cuña. • Palpitación. Es el movimiento del suelo causado por masas lenticulares de hielo, cuando el agua de lluvia que ha penetrado al subsuelo se congela durante el invierno aumentando su volumen. El mecanismo de congelamiento- fusión del agua, conforme la temperatura fluctúa por arriba y abajo del punto de fusión, da el particular movimiento que conduce a la alteración física del suelo.
  • 22. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Exfoliación Es una forma de meteorización que conduce, no a la desintegración granular de la roca, sino a su descamación, pues se desprenden de la roca láminas o capas curvas. Se presentan dos productos de exfoliación: los domos de exfoliación por despresurización de un macizo rocoso, y los Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 peñascos intemperizados esferoidalmente, por exfoliación térmica. • Acción de las raíces Las raíces que crecen en las grietas de las rocas generan esfuerzos de tracción. Se trata de un efecto de cuña asociado al engrosamiento de la raíz que se desarrolla y progresa, colaborando en la dislocación de los materiales rocosos.
  • 23. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Intemperismo químico Denominado descomposición, es un proceso más complejo que el intemperismo mecánico. El intemperismo químico, en realidad, transforma el material original en algo más diferente. Por ejemplo, la meteorización química denota cambios en las propiedades químicas de los minerales primitivos que integran la roca, transformándolos en Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 los minerales primitivos que integran la roca, transformándolos en nuevos minerales que sean más estables en las temperaturas y presiones relativamente bajas existentes en la superficie terrestre. El tamaño de las partículas de rocas es un factor extremadamente importante en el intemperismo químico, dado que las sustancias pueden reaccionar químicamente sólo cuando se ponen en contacto unos con otros. Cuanto más grande es la superficie de una partícula, más vulnerable resulta el ataque químico.
  • 24. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El clima también desempaña un papel en el intemperismo químico. La humedad, particularmente cuando va acompañada de calor, acelera la velocidad de intemperismo químico; inversamente, la sequedad lo Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 retarda. Finalmente, las plantas y los animales contribuyen directamente o indirectamente al intemperismo químico, puesto que sus procesos vitales producen oxígeno, dióxido de carbono y ciertos ácidos que entran en reacciones químicas con los materiales de la tierra.
  • 25. Facultad de Ingeniería y Arquitectura En cualquier suelo rico en materia vegetal en descomposición se originan soluciones formadas por una gran variedad de ácidos orgánicos, que reaccionan con las superficies minerales y originan en ellas meteorización química. Las sales que resultan como producto de tales reacciones es transportado a través del suelo y depositadas en la zona Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 de saturación y finalmente llegan a los ríos.
  • 26. Facultad de Ingeniería y Arquitectura La meteorización química causa la disgregación de las rocas y se da cuando los minerales reaccionan con algunas sustancias presentes en sus inmediaciones, principalmente disueltas en agua, para dar otros minerales de distintas composiciones químicas y más estables a las condiciones del exterior. En general los minerales son más susceptibles a esta meteorización cuando más débiles son sus enlaces y más lejanas sus condiciones de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 cuando más débiles son sus enlaces y más lejanas sus condiciones de formación a las del ambiente en la superficie de la tierra.
  • 27. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Factores del intemperismo químico Los factores del intemperismo químico son: el intemperismo mecánico, la composición mineralógica original, la profundidad de los materiales y las variaciones de la temperatura y de la humedad. El intemperismo mecánico Es el factor más importante de intemperismo químico, porque el proceso Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 Es el factor más importante de intemperismo químico, porque el proceso garantiza mayor área de exposición de los materiales. • La profundidad. Porque los materiales de la superficie están más expuestos a las variaciones de temperatura y la humedad y por consiguiente al aire y la materia orgánica. En la superficie existen organismos vivos que favorecen la alteración de la roca.
  • 28. Facultad de Ingeniería y Arquitectura La figura muestra la raíz de una planta formando arcillas. Por las cargas eléctricas (-) de la raíz hay adherencia de iones de hidrógeno (H+); la ortoclasa tendrá disponible Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 (H+); la ortoclasa tendrá disponible iones de potasio (K+). En la figura se ilustra un proceso, de interacción planta suelo: por intercambio de cationes, el potasio pasa a alimentar la planta, intercambiándose por el hidrógeno, que pasa a oxidarse en la roca ígnea, donde se forma la arcilla.
  • 29. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • La composición del mineral original Este es un factor que alude a la génesis y tipo de roca, a su textura. Por ejemplo, entre los metales el hierro se oxida más rápidamente y entre los silicatos, el cuarzo resiste más que los otros de la serie. • La temperatura y la humedad Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 • La temperatura y la humedad Son dos factores climáticos que condicionan la velocidad e intensidad de las reacciones químicas; la humedad favorece la producción de ácido carbónico, además de proveer otros ácidos de reacción. Las rocas se degradan por ciclos de humedecimiento y secado antes que por una humedad y temperaturas fijas; la intensidad en la variación de ambos factores es el aspecto fundamental.
  • 30. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Es conveniente indicar la forma geométrica en que se rompen las rocas en pedazos, considerando únicamente las formas que presentan los fragmentos rocosos. • Las rocas compuestas de minerales de grano grueso, se disgregan generalmente grano a grano, dicha rotura se denomina desintegración granular. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 granular. Desintegración granular
  • 31. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • La descamación es la formación de escamas u hojas curvadas en la roca que se separan sucesivamente de la masa rocosa original dejando reducida ésta a una forma esferoidal cada vez menor; el proceso relacionado con la meteorización física es la descompresión o sea, la disminución de la presión de confinamiento a medida que la roca alcanza niveles más cercanos a la superficie terrestre debido a la erosión de las rocas suprayacentes; estas Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 superficie terrestre debido a la erosión de las rocas suprayacentes; estas rocas formadas a gran profundidad están sometidas a un débil estado de contracción debido a la alta presión sufrida Descamación
  • 32. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Al alcanzar la superficie, la roca se expande ligeramente y, grandes hojas se separan de la roca madre subyacente. En rocas donde existan numerosas diaclasas producidas previamente por presiones o por contracción de un magma al enfriarse, da lugar a roturas denominadas fragmentación en bloques Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 Fragmentación en bloques
  • 33. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Por último, la fractura irregular es la desintegración de la roca en nuevas superficies de rotura masivas y duras, originándose pedazos angulares de agudos bordes y ángulos Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 Fragmentación irregular
  • 34. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Formación de los suelos Una vez fría la superficie terrestre, quedó determinado un manto rocoso o roca madre, a partir del cual, luego de una serie de transformaciones, se originó el suelo. Esas transformaciones fueron el resultado de la acción combinada de diferentes variables climáticas (humedad, precipitaciones, temperatura), del tipo de roca donde actuaban esas variables, del relieve, de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 temperatura), del tipo de roca donde actuaban esas variables, del relieve, de la vegetación y del tiempo.
  • 35. Facultad de Ingeniería y Arquitectura La formación del suelo es un proceso en etapas en el que las rocas se dividen en partículas menores mezclándose con materia orgánica en descomposición. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 Según el proceso de formación, el suelo puede ser sedimentario, residual y de relleno artificial.
  • 36. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Sedimentario En este tipo de suelo, las partículas se formaron en un lugar diferente, y fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento. Los materiales rocosos son transportados por los agentes de la erosión terrestre (agua corriente, hielo glaciar, olas y viento), y también son acarreados por la influencia de la gravedad para acumularse en otros lugares. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 influencia de la gravedad para acumularse en otros lugares.
  • 37. Facultad de Ingeniería y Arquitectura En la formación de los suelos sedimentarios se considera tres fases del proceso de: la formación del sedimento, el transporte y el depósito de los sedimentos. a. Formación de sedimentos El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la meteorización física y química de las rocas de la superficie terrestre. En general las partículas de limo, arena y grava se forman por la meteorización física de la roca, mientras que las partículas arcillosas son formadas por procesos de alteración química de las mismas. La formación de partículas arcillosas a partir de las rocas puede producirse, por combinación de elementos en disolución o por la descomposición química de otros minerales.
  • 38. Facultad de Ingeniería y Arquitectura b. Transporte de los sedimentos Los sedimentos pueden ser transportados por uno de los siguientes agentes: agua, aire, hielo, gravedad y organismos vivos. La forma de transporte afecta los sedimentos principalmente de dos formas: a) modifica la forma, el tamaño y la textura de las partículas por abrasión, desgaste, impacto y disolución; b) produce una clasificación o graduación de las partículas. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 produce una clasificación o graduación de las partículas. c. Depósito de los sedimentos Después de que las partículas se han formado y se han transportado se depositan para formar el suelo sedimentario. La causa de este depósito en el agua es la reducción de la velocidad, cuando una corriente desemboca en un lago, océano, o un gran volumen de agua, pierde la mayor parte de su velocidad, disminuye así la fuerza de la corriente y se produce una sedimentación.
  • 39. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Según sea el agente de transporte, los suelos sedimentarios pueden subdividirse en las siguientes categorías: • Aluviales o fluviales: son depositados por corrientes de agua. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 • Glaciales: depositados por la acción de los glaciares. • Eólicos: depositados por la acción del viento. • Coluviales: depositados por la acción de la gravedad.
  • 40. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Depósitos Aluviales Los depósitos de suelo aluvial son generados por la acción de corrientes de agua y ríos. El tamaño de sus granos es de fino a muy grueso, su forma es sub-redondeada. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 41. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Los ríos acarrean materiales de muy diversas graduaciones, depositándolos a lo largo de su perfil, según varia la velocidad de su curso al ir disminuyendo esta, la capacidad de acarreo de la corriente se hace menor depositándose los materiales más gruesos. De esta manera el río transporta y deposita suelos según sus tamaños decrecientes, correspondiendo las partículas más finas (limos arcillas) a depósitos Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 correspondiendo las partículas más finas (limos arcillas) a depósitos próximos a su desembocadura. Otra característica importante es que se depositan en capas de espesores pequeños.
  • 42. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Suelos glaciares Son suelos transportados por el hielo y el agua. Los depósitos glaciales están formados por suelos heterogéneos que van desde grandes bloques, hasta materiales muy finamente granulados a causa de las grandes presiones desarrolladas y de la abrasión producida por el movimiento de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 las masas de hielo. Las partículas presentan formas subredondeadas y redondeadas, la permeabilidad y porosidad es alta.
  • 43. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Los fragmentos rocosos desprendidos como consecuencia del arranque y la abrasión se llaman tills. Tienen diferentes tamaños y son transportados englobados por la masa de hielo del glaciar. Cuando se producen acumulaciones de tills, se denominan morrenas. Un glaciar también puede depositar los llamados bloques erráticos, que son enormes fragmentos rocosos de características diferentes al terreno sobre Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 enormes fragmentos rocosos de características diferentes al terreno sobre el que se asientan y que fueron transportados por el empuje del glaciar a lo largo de varios kilómetros. Suelo cerca al glaciar
  • 44. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Depósitos Eólicos de Suelos El viento también es un agente importante de transporte que conduce a la formación de depósitos de suelos. Cuando grandes áreas de arena se encuentran expuestas, el viento puede desplazarlas y redepositarlas en algún otro lugar. Se forma un depósito compacto de arena sobre el lado expuesto al viento y un depósito suelto sobre el lado opuesto al viento. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 expuesto al viento y un depósito suelto sobre el lado opuesto al viento.
  • 45. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Las propiedades típicas de las dunas de arena son: • La granulometría de la arena en una localidad particular es sorprendentemente uniforme, lo cual puede ser atribuido a la acción distribuidora del viento. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 • El tamaño general del grano decrece con la distancia desde la fuente debido a , que el viento arrastra a las partículas pequeñas más lejos que a las grandes.
  • 46. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El loess es un depósito eólico que consiste en partículas de limo y otras de tamaño de limo. La granulometría del loess es bastante uniforme. Su cohesión se deriva generalmente de un recubrimiento arcilloso sobre las partículas de tamaño de limo, lo que contribuye a generar una estructura estable de suelo en un estado no saturado. La cohesión puede también Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 estable de suelo en un estado no saturado. La cohesión puede también ser el resultado de la precipitación de productos químicos lixiviados por el agua de lluvia. El loess es un suelo colapsable, porque cuando se satura pierde su resistencia adherente entre las partículas del suelo. Precauciones especiales deben tomarse al construir cimentaciones sobre depósitos de loess.
  • 47. Facultad de Ingeniería y Arquitectura • Suelos coluviales Son suelos transportados por la gravedad. Sus características son: granulometría heterogénea: el tamaño de sus granos es de muy fino a grueso, la forma de sus granos es angulosa, la forma de depósitos completamente irregular, no sufre desgaste por transporte. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 La combinación del escurrimiento de aguas en las laderas de las colinas y montes y de las fuerzas del campo gravitatorio forman los depósitos de talud, en las faldas de las elevaciones, estos depósitos suelen ser heterogéneos, sueltos y predominantemente formados por materiales gruesos.
  • 48. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 49. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Suelos residuales (desarrollados in situ) Los suelos residuales se originan cuando los productos de la meteorización de las rocas no son transportados como sedimentos, sino que se acumulan en el sitio en que se van formando. Si la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de la descomposición se produce una acumulación de suelo residual.
  • 50. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Los factores que influyen en la velocidad de alteración de la naturaleza de los productos de la meteorización son: • El clima (temperatura y lluvia), Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 lluvia), • La naturaleza de la roca original • El drenaje y la actividad bacteriana.
  • 51. Facultad de Ingeniería y Arquitectura a) la zona superior, en la que existe un elevado grado de meteorización, pero también cierto arrastre de materiales, generalmente existe material arcilloso o de arcillo limoso b) la zona intermedia en cuya parte superior existe una cierta meteorización, pero también Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 existe una cierta meteorización, pero también cierto grado de deposición hacia la parte inferior de la misma, el suelo es limoso y/o arenoso. c) la zona parcialmente meteorizada que sirve de transición del suelo residual a la roca original inalterada La temperatura y otros factores han favorecido el desarrollo de espesores importantes de suelos residuales en muchas partes del mundo
  • 52. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Depósitos artificiales Los suelos sedimentarios y los residuales son suelos formados por la naturaleza. Un depósito hecho por el hombre se denomina terraplén o relleno. El terraplén constituye realmente un depósito sedimentario en el que el hombre realiza todos los procesos de formación, de una forma controlada para alcanzar resultados previamente definidos Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 controlada para alcanzar resultados previamente definidos
  • 53. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El suelo se extrae, por excavación o voladura de un determinado yacimiento cuyo material cumple con las especificaciones pre- establecidas. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 54. Facultad de Ingeniería y Arquitectura se transporta mediante un vehículo que puede ser un volquete, o por medio de barcazas o tuberías y se deposita en el lugar predeterminado. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 55. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El material puede dejarse tal como cae, o puede acomodarse y compactarse, para alcanzar las características mecánicas deseadas. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 56. Facultad de Ingeniería y Arquitectura SUELO Y ROCA Suelo Sedimentos u otras acumulaciones de partículas sólidas producidas por Según ASTM (American Society for Testing Materials) Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 la desintegración física y química de las rocas, con o sin materia orgánica. Roca Materia sólida mineral que se presenta en grandes masas o fragmentos.
  • 57. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Según Terzaghi Suelo Es todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como la agitación en agua. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 agitación en agua. Roca Es un agregado de minerales unidos por fuerzas cohesivas, poderosas y permanentes .
  • 58. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Suelo Es el material terroso compuesto de distintas partículas sólidas: gravas, arenas y mezclas arcillosas y/o limosas, con gases y líquidos que ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas, por lo que se considera al suelo como un sistema multifase. El agua incluida en el suelo es parte integral del mismo porque juega un papel fundamental en Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 suelo es parte integral del mismo porque juega un papel fundamental en su comportamiento mecánico.
  • 59. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Suelo Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el terreno de fundación donde se construye las cimentaciones de las estructuras, también es el material de Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 construcción para diversas obras civiles ejemplo pavimentos, presas de tierra, por esta razón el estudio de las de las propiedades físicas, hidráulicas y mecánicas del suelo es de importancia fundamental, las cuales se determinan con ensayos realizados en laboratorio.
  • 60. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Suelo como terreno de fundación El problema consiste en proyectar la cimentación de un edificio, de un estribo de puente, de un muro de retención, etc. de forma funcional y económica, teniendo en cuenta la naturaleza del terreno de tal manera que se consiga seguridad suficiente con deformaciones o Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 asentamientos compatibles con las tolerancias de la estructura. o Condiciones de cimentación Una vez conocida la naturaleza y propiedades del subsuelo se elige la solución de cimentación más adecuada con base a las teorías de la Mecánica del Suelo y la experiencia tecnológica.
  • 61. Facultad de Ingeniería y Arquitectura Se define el tipo de cimentación, el nivel de apoyo (profundidad de cimentación), las presiones de trabajo y los asentamientos del suelo asociados con las mismas. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011
  • 62. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El suelo como material de construcción El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011 como material de construcción debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de colocación y, luego, controlar su colocación en obra, porque el suelo como material de construcción debe cumplir especificaciones técnicas.
  • 63. Facultad de Ingeniería y Arquitectura La construcción de presas de tierra y vías terrestres implica el uso de suelos, pero un uso selectivo, juicioso y en lo posible científico. Mecánica de Suelos I Cajamarca, marzo del 2011