El documento aborda conceptos fundamentales de mecánica de rocas y suelos, destacando la importancia de conocer las propiedades mecánicas de estos materiales para el diseño de obras de ingeniería. Se describen diferentes tipos de rocas y su formación, así como la clasificación de los suelos según su granulometría y origen. Además, se discuten procesos como la meteorización y la intemperización, que influyen en las características de los suelos y su idoneidad en proyectos de construcción.

1. Conceptos fundamentales
en Mecanica de rocas y
suelos
OSCAR E. LLANQUE MAQUERA
2023.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE ING. DE MINAS

2. INTRODUCCION
• PARA DISEÑAR CUALQUIER OBRA SUPERFICIAL
O SUBTERRÁNEA UN INGENIERO DEBE
CONOCER PRIMERO EL TIPO DE ROCA Y/O
SUELO QUE INTERVENDRÁ EN DICHA OBRA
• PARA ESTO HAY QUE TENER CONOCIMIENTOS
DE LOS PROCESOS GEOLÓGICOS POR LOS
CUALES SE FORMO PRIMERO LA ROCA Y LUEGO
EL SUELO Y TODO ESTO DEBE SER
COMPLEMENTADO CON LA EXPLORACIÓN DEL
SUBSUELO Y OBTENER UN CONOCIMIENTO DE
LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE AMBOS
MATERIALES PARA SER USADOS DESDE UN
ÓPTICA NETAMENTE INGENIERIL.

3. ROCAS
• Las rocas son agregados naturales duros y compactos
de partículas minerales con fuertes uniones cohesivas
permanentes que habitualmente se consideran un sis-
tema continuo.
• Se encuentra ocupando grandes extensiones de la
corteza terrestre. En nuestra disciplina se habla en
muchas ocasiones de ROCA o ROCA INTACTA para
referirse a un elemento (trozo, bloque, probeta) de
roca que no presenta discontinuidades observables.

4. MACIZO ROCOSO
• Se define MACIZO ROCOSO como la forma
en la que se presentan las rocas en el medio
natural. Así pues un macizo rocoso estará
compuesto por la roca y la estructura, que a su
vez contienen planos de estratificación, fallas,
juntas, pliegues y otros caracteres estructurales.
Los macizos rocosos son por tanto discontinuos
y pueden presentar propiedades heterogéneas
y/o anisótropas.

5. Roca Intacta Macizo Rocoso

7. Los ejemplos del macizo rocoso

8. FORMACION GEOLOGICA
Y
NATURALEZA DE LOS SUELOS

9. • Química.- Originada por
fenomenos de hidratación,
disolución, oxidación,
cementación.
• Biológica.- Producida por
actividad bacteriana,
induciendo putrefacciones
de materiales orgánicos y
mezclando el prodyucto
con otras partículas de
origen físico.-quimico,
actuando de elemento
catalizador.
• Los suelos tienen origen
en los macizos rocosos
prexistentes que
constituyen la roca
madre, sometida a la
acción ambiental
disgregada de la erosión
en sus tres fases:
• Física.-debida a cambios
térmicos y a la acción de
agua

10. ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
MECANICA DE SUELOS Y ROCAS

11. CICLO DE LAS ROCAS
MAGMA

12. PRINCIPALES CLASES DE ROCAS
Rocas ígneas, son aquellas que han sido formadas por la
consolidación del magma.
Rocas sedimentarias, formadas por la deposición de sedimentos.
Rocas metamórficas, formadas por procesos de altas presiones y
temperaturas.
La roca difiere de la mayoría de otros materiales utilizados en la
ingeniería. Ésta tiene discontinuidades (fracturas) de diferentes
tipos, que hacen que su estructura sea discontinua. Además,
presenta heterogeneidades y propiedades variables.
Todas estas características requieren ser evaluadas en forma
permanente durante el laboreo minero.

13. FORMACION DE LAS ROCAS
ROCAS
IGNEAS
ROCAS
SEDIMENTARIAS
ROCAS
METAMORFICAS
ROCA
SOLIDIFICADA A
GRAN
PROFUDIDAD,
BAJO UNA
PRESION ALTA
DEBIDO AL
PESO DE LAS
CAPAS
SUPERIORES DE
LA TIERRA
CONSTA DE
MATERIALES
RESIDUALES Y
TRANSPORTADOS
QUE DESPUES HAN
SIDO SOLIFICADOS
Y ENDURECIDOS
POR PRESION
FORMADAS DE LAS
ANTERIORES
DEBIDO A QUE HAN
SIDO SOMETIDAS
ALTAS
TEMPERATURAS Y
GRANDES
PRESIONES

14. ROCAS IGNEAS
PLUTONICAS O
INTRUSIVAS
TEXTURA GRANULAR,
GRUESA.
CRISTALIZACIÓN
LENTA, A PROFUNDIDAD
TEXTURA FINA
CRISTALIZACIÓN
EN SUPERFICIE
LAVAS O DERRAMES
PIROCLASTOS O CENIZAS
GRANITO
DIORITA
VÍTREA (OBSIDIANA)
FELSÍTICAS (RIOLITA)
PORFIRÍTICAS
(ANDESITAS)
FRAGMENTALES
(BRECHAS
VOLCANICAS)
VOLCANICAS O
EFUSIVAS
HIPOHABISALES O
FILONEANAS
TEXTURA MEDIA.
CRISTALIZACIÓN
CERCA DE SUPERFICIE.
PEGMATITAS
DIQUES
VARIOS
ASPECTO FISICO

15. ROCAS
IGNEAS
INTRUSIVAS
BASALTO
GABRO
GRANITO
ROSA
LEUCOGRANITO
PEGMATITA

16. ROCAS IGNEAS
VOLCANICAS
ANDESITA RIOLITA
TOBA
PUMITA

17. VOLCAN - MAGMA

18. VOLCAN
PARTES
VOLCAN
MATERIALES

19. ROCA IGNEA

20. ROCAS SEDIMENTARIAS
ORIGEN
MECANICO
FORMADAS POR
TRANSPORTE
Y DEPOSITACIÓN
ES MECÁNICA
POR EFECTO
ORGÁNICAS:
POR DEPOSITACIÓN
DE RESTOS ORGÁNICOS.
ARENISCAS
GRAVAS
CALIZAS,
DIATOMITAS
CARBON
ORIGEN
QUIMICO
QUÍMICAS:
POR SOLUCIÓN O
DEPOSITACION O
PRECIPITACIÓN
QUÍMICA
CALIZAS

21. ROCAS
SEDIMENTARIAS
ARENISCA EOLICA ARENISCA
LIMOLITICA
ARENISCA
GLAUCONITICA
BRECHA
SEDIMENTARIA

22. R
O
C
A
S
S
E
D
I
M
E
N
T
A
R
I
A
S
CALIZA
BRIOZOARIOS CALIZA CORALINA
CONGLOMERADO
DOLOMITA

23. ROCAS
SEDIMENTARIAS
SILEX
HIERRO
BANDEADO
HULLA
LUMAQUELA

24. ROCAS SEDIMETARIAS

25. ROCAS SEDIMENTARIAS

26. ROCAS METAMORFICAS
REGIONALES POR
OROGENESIS
ALTAS TEMPRATURAS
FENOMENOS
TECTONICOS
TÉRMICO HIDROTERMAL
(ACCIÓN DE SOLUCIONES
Y CALOR).
GNEIS, PIZARRAS,
ESQUISTOS
MÁRMOL,
CUARCITA
DE CONTACTO O
LOCALES

27. ROCAS METAMORFICAS
ESQUISTO
PLEGADO
GNEIS
PIZARRA MIGMATITAS
MARMOL
AZUL

28. ROCAS METAMORFICAS

29. TEXTURA PIZARROSA

30. NATURALEZA DE LOS
SUELOS

31. PROCESOS DE INTEMPERIZACION
INTEMPERISMO MECANICO
DESINTEGRACION FISICA O
DESINTEGRACION DE LA
MASA DE ROCA POR
ACCION FUERZAS FISICAS
CORRIENTES DE AGUA DE LOS
VIENTO, OLAS OCEANICAS,
GLACIARES, ACCION DE
CONGELAMIENTOS, CALOR, ETC. EL MATERIAL ORIGINAL
CAMBIA A OTRO TOTALMENTE
DIFERENTE
INTEMPERISMO QUIMICO
PROCESO DE
DESCOMPOSICION QUIMICA
DE ALGUNOS O DE TODOS
LOS MINERALES QUE
CONSTITUYEN LA MASA
ROCOSA
EL MATERIAL ORIGINAL
SE FRACTURA EN PIEZAS
MENORES PERO NO CAMBIA
SU COMPOSICION QUIMICA

32. MICA
CUARZO
PLAGIOCLASA
ORTOSA
HORNBLENDA
AUGITA
OLIVINO
ALTAMENTE
RESISTENTE
INTEMPERISMO QUIMICO DE MINERALES
ALUMINIO
SILICATOS DE
POTASIO
ALUMINIO
SILICATOS DE
Na y Ca
ALUMINIO
SILICATOS DE
K, Mg y Fe
SILICATOS
PRINCIPALMENTE
Mg Y Fe
GRAVA
ARENA
LIMO
PARTICULAS
ARCILLA DE
CAOLINITA E
ILITA
PARTICULAS
DE MINERAL
DE ARCILLA
DE LOS
GRUPOS DE
LA
MONTMORI
LLONITA Y
LA ILITA
DIOXIDO DE
SILICIO
MODERADA-
MENTE
SUSCEPTIBLE
ALTAMENTE
SUSCEPTIBLE
MINERAL FORMADOR
DE ROCA
COMPOSICION
QUIMICA
SUSCEPTIBILIDAD
INTEMPERIZACION
SUELO
DERIVADO

33. TIPOS DE SUELOS
• Para estudiar un material complejo como el suelo
(con diferente tamaño de partículas y
composición química) es necesario seguir una
metodología con definiciones y sistemas de
evaluación de propiedades, de forma que se
constituya un lenguaje fácilmente comprensible
por los técnicos de diferentes especialidades y
países. Así, se han clasificado los suelos en
grandes grupos en función de su granulometría
(normas D.I.N, A.S.T.M, A.E.N.O.R, etc.).

34. TAMAÑO Y FORMA DE LAS
PARTICULAS
PARTICULAS
TAMAÑO FORMA
GRAVA
ARENA
LIMO
ARCILLA
REDONDEADA
SUBREDONDEADA
ANGULOSA
SUBANGULOSA

35. • Gravas.- con tamaño de grano entre unos 8 -10
cm y 2 mm, se caracterizan por que los granos
son observables directamente. No retienen el
agua, por la inactividad de su superficie y los
grandes huecos existentes entre partículas.
• Arenas.- con partículas comprendidas entre 2 y
0.06 mm, tocavía son observables a simple vista.
Cuando se mezclan con el agua no se forman
agregados continuos, sino que se separan de ella
con facilidad.

36. • Limos.- Con partículas comprendidas entre 0.060 y
0.002 mm
• Retienen el agua mejor que los tamaños superiores.
Si se forma una pastaq agua-limo y se coloca sobre
la mano, al golperar con la mano se ve cómo el agua
se exhuda con facilidad.
• Arcillas.- Formados por partículas con tamaños
inferiores a los limos (0.002 mm). Se trata ya de
partículas tamaño gel y se necesita que haya habido
transformaciones químicas para llegar a estos
tamaños.

37. TAMAÑO DE LAS
PARTICULAS (mm)
DESCRIPCION
DE
PARTICULAS
NORMAS
BRITANICAS
AASHTO ASTM UNIFICADO
GRAVA 60 – 2 75 – 2 > 2
75 –
4.75
ARENA 2 – 0.06 2 – 0.05 2 – 0.075 4.75 – 0.075
LIMO 0.06 – 0.002 0.05 – 0.002
0.075 –
0.005
< 0.075
FINOS
ARCILLA < 0.002 < 0.002 < 0.005

38. FORMA DE LAS
PARTICULAS
REDONDEADAS
SUBREDONDEADAS
ANGULOSAS

39. NATURALEZA DE LOS
DEPOSITOS DE SUELO
ARENAS
GRAVAS ARCILLAS
GRUESOS
VOLUMINOSOS
SIN COHESION
GRANULARES
PERMEABLES
RESERVORIOS
FREATICOS
GRUESOS
VOLUMEN
SIN COHESION
GRANULARES
PERMEABLES
RESERVORIOS
FREATICOS
FINOS
COHESIVOS
PLACA PLANA
IMPERMEABLES
PLASTICIDAD
ALTA (HUMEDA)
PLASTICIDAD
MALA (SECA)

40. ORIGEN Y TIPOS DE
DEPOSITOS DE SUELOS

41. SUELOS
RESIDUALES
SUELOS
TRANSPORTADOS
INTEMPERIZACION IN
SITU Y PERMANECEN
DONDE SE FORMAN
CUBRIENDO LA
SUPERFICIE ROCOSA
DE LA QUE SE
ORIGINARON
HAN SIDO DESPLAZADOS DE
SU POSICION ORIGINAL, POR
AGENTES FISICOS COMO:
AGUA, HIELO Y VIENTO
DEPOSITOS DE
SUELOS
SUELOS ALUVIALES AGUA
SUELOS FLUVIALES AGUA
SUELOS GLACIALES GLACIAL
SUELOS EOLICOS VIENTO

42. SUELOS RESIDUALES
DEFINICIONES
• SON EL PRODUCTO DE LA
METEORIZACION EN EL SITIO DE
LAS FORMACIONES ROCOSAS.
• ALGUNAS FORMACIONES DE
SUELOS ALUVIALES PUEDEN
METEORIZARSE Y FORMAR SUELOS
RESIDUALES.
• COMUNMENTE SE LES ENCUENTRA
ACOMPAÑADOS POR SUELOS
COLUVIALES.

43. SUELOS RESIDUALES
CARACTERISTICAS
• NO PUEDE CONSIDERARSE AISLADOS DEL PERFIL
DE METEORIZACION, DEL CUAL SON SOLAMENTE
UNA PARTE COMPONENTE.
• GENERALMENTE SON MUY HETEROGENEOS Y
DIFICILES DE MUESTREAR Y ENSAYAR.
• COMUNMENTE SE ENCUENTRAN EN ESTADO
HUMEDO NO SATURADO, LO CUAL REPRESENTA
UNA DIFICULTAD PARA EVALUAR SU RESISTENCIA
LA CORTE.
• POSEEN ZONAS DE ALTA PERMEABILIDAD
HACIENDOLOS MUY SUSCEPTIBLES A CAMBIOS
RAPIDOS DE HUMEDAD Y SATURACION.

44. ESQUEMA GENERAL SUELO RESIDUAL DE
GRANITO

45. SUELOS RESIDUALES
PROCESO DE
METEORIZACION
FERROMAGNESIANOS FELDESPATOS
AMBIENTES
TROPICALES

46. SUELOS RESIDUALES
MATERIAL DE
ORIGEN
MINERALES
RESULTANTES
ROCA CRISTALINA
CAOLINITA
OXIDO DE HIERRO
OXIDO DE ALUMINIO
ROCA VOLCANICA
MONTMORILLONITA
ALOISITA
ESMECTITA
OXIDO DE HIERRO
OXIDO DE ALUMINIO

47. SUELOS RESIDUALES
PROCESO DE METEORIZACION
ETAPAS
DESINTEGRACION
Se abren las
discontinuidades y se
desintegra la roca,
formándose nuevas
discontinuidades por
fracturación, y las
partículas se parten,
aumentando la
relación de vacíos, la
permeabilidad y
disminuye la
cohesión.
DESCOMPOSICION
Se incrementa el
contenido de arcilla y
del suelo en general y
se disminuye la
fricción. La
descomposición
puede ser por
procesos químicos
(hidrólisis) o
biológicos (raíces,
oxidación,
bacteriológica, etc).
OXIDACION Y
RECEMENTACION
Se aumenta el
contenido de óxidos de
hierro y aluminio, los
cuales pueden
cementar grupos de
partículas aumentando
la cohesión y el suelo
tiende a estabilizarse.
Se interrelacionan
procesos físicos con
químicos.

48. SUELOS RESIDUALES
PROCESO DE METEORIZACION
FACTORES QUE AFECTAN
EFECTOS CLIMA
EJERCE UNA PROFUNDA INFLUENCIA
EN LA METEORIZACION,
ESPECIALMENTE LA HUMEDAD
RELATIVA Y LA TEMPERATURA.
LAS REACCIONES QUIMICAS SE
DUPLICAN CADA AUMENTO DE 10°C DE
TEMPERATURA.
INDICE CLIMATICO: N = 12 EJ
Pa
EJ = EVAPORACION ENERO
Pa = LLUVIA ANUAL
CUANDO N = 5 TRANSICION DE
CONDICIONES CALIDAS A HUMEDAS.
CUANDO N < 5 SE DEBEN ESPERAR
GRANDES ESPESORES DE SUELO
RESIDUAL.
ESPACIAMIENTO DE
DISCONTINUIDADES
LAS PLANTAS Y
ORGANISMOS VIVOS
(BACTERIAS)
HUMEDAD Y
TEMPERATURA
TOPOGRAFIA

49. SUELO RESIDUAL
ALTERACION QUIMICA DE LOS
MINERALES

50. SUELOS RESIDUALES

51. SUELOS RESIDUALES

52. SUELOS RESIDUALES

54. SUELOS RESIDUALES

55. SUELOS TRANSPORTADOS
POR AGUA
AGENTE
AGUA
RIOS ALUVIONES
GRAVAS
REDONDEADAS
ARENAS
LIMOS
ARCILLAS
GRAVAS ANGULOSAS
GRAVAS-ARCILLOSAS
BOLONERIA
ARCILLA ARENOSA
MARES

56. SUELOS DEPOSITADOS POR AGUA
AGENTE
AGUA
RIOS ALUVIONES
DEPOSITOS
LACUSTRES
DELTAICOS
PLAYAS
MARINOS
QUEBRADAS
VALLES
RIOS
LAGOS
MARES?

57. DEPOSITO FLUVIAL MEANDROS

58. SUELOS FLUVIALES
SUELO
ARCILLO
ARENOSO
SUELO
LIMO
ARCILLOSO

59. DEPOSITO FLUVIAL RIO

60. SUELOS TRANSPORTADOS POR
GLACIARES
AGENTE
HIELO
MATERIAL TIPO DEPOSITO
ARENAS, LIMO, ARCILLA,
GRAVAS Y BOLONES POR TIPO
TRANSPORTE
FLUVIOGLACIALES
GLACIOLACUSTRES
TILLITA
FORMAS DE TERRENOS:
MORRENAS (TERMINAL,
DE FONDO, LATERAL

61. GLACIAR
Masa de hielo constituida por la acumulación y
transformación de la nieve, situada sobre la tierra
firme y que muestra evidencia de moverse o
haberse movido. Se forman en las zonas frías en
latitudes y alturas elevadas.
Al borde más bajo de dichos campos, se le
denomina nivel de nieves perpetuas. Dicha
altitud varía con respecto a la latitud (disminuye
hacia los polos)

62. LENGUA GLACIAR

63. GLACIAR

64. DEPOSITOS DE MORRENA
GLACIAR

65. PRINCIPALES TIPOS DE DEPÓSITOS
GLACIARES

66. SUELOS TRANSPORTADOS POR
VIENTO
AGENTE
VIENTO
MATERIAL TIPO DE DEPOSITO
ARENAS MUY
REDONDEADAS
LIMOS
ARCILLAS
DUNAS
LOESS (LIMO)

67. V
I
E
N
T
O

68. SUELO TRANSPORTADO POR VIENTO

69. SUELOS ORGANICOS
AGENTE DE
TRANSPORTE
RIO O VIENTO
MATERIALES TIPOS DE DEPOSITOS
ARCILLAS
ORGANICAS
LIMO
ORGANICOS
EN LAGOS, ESTUARIOS O
ZONAS DE
INUNDACION DE RIOS
TURBAS
¡ALTAMENTE COMPRESIBLES!

70. SUELOS ANTROPICOS
AGENTE
HOMBRE
MATERIALES DE RELLENO DEPOSITOS
DE EXCAVACION DE SUELO
O ROCA
DESPERDICIOS DE
CANTERAS
ESCOMBROS
DESECHOS DOMESTICOS
RELLENOS
SANITARIOS
VIAS FERREAS
CARRETERAS
PRESAS
PANTANOS
COSTAS MARES

71. RELLENOS EN COSTAS - LIMA

72. RELLENOS EN COSTAS - LIMA

73. PROPIEDADES DE LOS SUELOS
• Distribución del tamaño del grano.
• Plasticidad
• La compresibilidad
• Resistencia por corte.
• No todos los parámetros pueden ser determinados en
laboratorio.
• Para estimar la exactitud de los parámetros hay que conocer
los principios de mecánica de suelos.
• Hay que tener un conocimiento pleno de la Geología de la
zona.
• La ingeniería de cimentaciones es una combinación de
mecánica de suelos, Geología y un buen juicio derivado de
experiencias del pasado, ¡ES UN ARTE!

74. Curca granulométrica de partículas

75. PROPIEDADES DE LOS SUELOS
CONCEPTO PLASTICIDAD TIPOS DE SUELOS
PROPIEDAD DE UN
MATERIAL POR LA
CUAL ES CAPAZ DE
SOPORTAR
DEFORMACIONES
RÁPIDAS SIN REBOTE
ELASTICO, SIN
VARIACIÓN
VOLUMÉTRICA
APRECIABLE Y SIN
DESMORONARSE Y
AGRIETARSE
NO ES PERMEABLE,
ES MÁS
CIRCUNSTANCIAL ,
DEPENDE DE:
COMPOSICIÓN
MINERALOGICA Y
CONTENIDO DE
AGUA
ARCILLAS
LIMOS
ARCILLAS
ARENOSAS
LIMOS ARENOSOS
SUELOS
COHESIVOS

76. PROPIEDADES GEOTECNICAS DE LOS
SUELOS
ESTADO DE CONSISTENCIA
ESTADO SOLIDO
EL VOLUMEN DE
SUELO NO
VARIA CON EL
SECADO ( NO
TIENE NINGUNA
CANTIDAD DE
AGUA)
PROPIEDADES Y
APARIENCIA DE
UNA
SUSPENSIÓN
DEPENDE DEL
CONTENIDO DE
HUMEDAD
ESTADO SIMISOLIDO O
SIN PLASTICIDAD
CON
APARIENCIA
SÓLIDA, PERO
SUJETO A UN
SECADO
CAMBIA DE
VOLUMEN
Ws
ESTADO
PLASTICO
ESTADO
LIQUIDO
CON
COMPORTA-
MIENTO
PLASTICO
Wp WL

77. ESTADO DE CONSISTENCIA
Estado
solido
Estado Semisolido
o sin plasticidad
Estado
liquido
LIMITE RETRACCION
Ws O LS
CAMBIO DEL
ESTADO SOLOIDO AL
SEMISOLIDO O
ESSTADO NO
PLASTICO
LIMITE PLASTICO
Wp Ó LP
CAMBIO ENTRE
ESTADO NO
PLASTICO Y
ESTADO PLASTICO
LIMITE LIQUIDO
Wp ó LL
CAMBIO ENTRE
ESTADO PLASTICO
AL ESTADO
LIQUIDO
LÍMITES DE ATTERBERG (SUECO)
Estado
pastico

78. ESTADO DE CONSISTENCIA DE LOS
SUELOS
LIMITES DE ATTERBERG
PROPIEDADES Y
APARIENCIA DE
UNA
SUSPENSIÓN

79. El Indice de plasticidad Ip= WL-Wp,
representa el intervalo de humedades
para pasar del estado semisólido al
semilíquido; a partir de diversos
estudios prácticos, Casagrande
definió que los suelos WL > 50 son
de alta plasticidad. Admiten mucha
agua, pueden experimentar
deformaciones plásticos grandes.
Índice de fluidez IL, se usa para
cuantificar la consistencia que
normalmente varia de 0 y 1

80. PERMEABILIDAD EN SUELOS

81. MUCHAS GRACIAS