KARSTIFICACION EN YESOS. COMO AFRONTAR EL ESTUDIO DEL TERRENO

Los fenómenos de hundimiento por karstificación en algunas zonas del valle del Ebro son conocidos desde hace décadas. Tiempos atrás cuentan que los agricultores de la zona cuyos campos estaban afectados por estos procesos, solían ir ataviados con una vara atada a los hombros con el fin de que si se producía repentinamente uno de estos colapsos, la vara quedara sujeta en la superficie por los extremos y ellos no cayeran cuando el terreno cedia. En los últimos años, a causa de la expansión de las zonas urbanas y red de comunicaciones sobre estas antiguas zonas de labor, se ha pasado a tener repercusiones económicas más importantes, afectando a edificaciones, conducciones, carreteras y otros viales, teniendo en algunos casos gran eco mediático. Esta y otras muchas particularidades del suelo, sin olvidar el riesgo que puede conllevar alguno de estos fenómenos, muestra claramente el por que el conocimiento del suelo sobre el que se implantará cualquier tipo de estructura debiera ser tan importante.

Muchas veces un sencillo estudio de recopilación histórica y bibliográfica nos indicara el grado de riesgo de que este proceso pueda producirse en la zona donde está previsto actuar.

Estas reflexiones vienen al hilo de alguno de los últimos trabajos que hemos realizado, en los que  existía previo a la realización del proyecto, abundante bibliografía y referencias de la zona, que hubieran sido de gran utilidad si antes de realizar un estudio geotécnico convencional se hubieran tenido en cuenta. Estas conclusiones previas extraídas de la recopilación documental hubieran conseguido centrar los mayores esfuerzos en aquellas zonas susceptibles de ser problematicas, ahorando tiempo y dinero asi como tener la posibilidad de obtener un estudio de mayor calidad.

No se trata de matar moscas a cañonazos, sobredimensionando un estudio geotécnico, ni de hacer el mínimo que la ley exige si se tiene conocimiento o ciertas sospechas de que en la zona se desarrollan este tipo de procesos. De lo que trata es de realizar el estudio geotécnico con una buena planificación y conocimiento de la zona para poder realizar un presupuesto lo mas ajustado posible a la realidad concreta de la zona de trabajo y al tipo de proyecto a realizar. El problema se puede esconder debajo de la alfombra, pero a quien no le gustaria estar seguro de que los cimientos de la vivienda donde probablemente pasará la mayor parte de su vida, en encuentran sobre un terreno que da las garantias necesarias como para que la cimentacion no falle durante su vida util?

Ni todos los sitios son iguales ni todos los proyectos. Cada trabajo debe ser totalmente personalizado y no por ello con sobrecoste. Si existe una dolina esta no va a desaparecer ni cambiar de sitio por que se haga un buen estudio, se trata de un proceso vivo que puede manifestarse en cualquier momento y que anticipar este es prácticamente imposible. Un buen estudio geotécnico, combinado con técnicas de geofísica, y geomorfología puede determinar este riesgo y en caso de que exista con la información extraída, el técnico valorar las mejores opciones para minimizarlo, siempre y cuando todas estas técnicas se apliquen con rigor y sentido común, y sin duda y como ya hemos dicho, teniendo en cuenta los antecedentes e historia geomorfologica de la zona.

¿Cuál es el origen de este proceso?

En España, la superficie total de los suelos que incluyen yesos en alguna medida es del orden de 290.000 km², (57 % de la superficie del país). De esta superficie, unos 30.000 km² son afloramientos yesíferos, (6 % de la superficie total). Estos se concentran en la mitad Este de la península con un límite marcado por una línea que parte del occidente de Cantabria y termina en Gibraltar. Los afloramientos yesíferos del Keuper (triásico) son de 4.600 km², 14.500 km² corresponden a los yesos paleógenos u oligocenos, 16.000 km² a los del Mioceno, y el resto, menos de 500 km², son cuaternarios (Fuente: Karstología de yesos. Algunas aplicaciones en ingeniería civil. Tesis Doctoral de José Antonio Mancebo Piqueras)

En el valle del Ebro uno de los procesos geológicos que dan lugar a estos hundimientos son la karstificación del sustrato yesífero cubierto por el aluvial. Aunque parece que cuando hablamos de karst pensamos en calizas, este generado sobre yesos presenta una mayor velocidad de disolución y por tanto un mayor peligro. Este riesgo es todavía mayor si, como ocurre en Zaragoza y su entorno, está cubierto por materiales aluviales.

Dado que existe una abundante bibliografía acerca de la genética de este tipo de procesos no vamos a profundizar en ello aunque si una breve descripción:

Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2009 (17. 3)303-315

La cobertera detrítica suele ser bastante permeable, permitiendo el paso de agua hasta alcanzar el sustrato de yeso que resulta impermeable. La permeabilidad de este nivel subyacente depende del grado de fracturación que tenga, pero en general es muy baja. En cualquier caso, el agua retenida en el contacto con esta capa y circulando a favor de las fisuras que se pueda encontrar, acelerando el proceso de disolución del yeso. Las cavidades que se van formando pueden dar lugar a dolinas o hundimientos de forma brusca o subsidencias de forma muy lenta, en aquellos casos en los que este fenómeno se manifiesta en superficie. A veces, solo esta latente, sin haber todavía desarrollado ningún proceso visible.

Los factores que condicionarían el desarrollo de estos procesos son físicos (bajo espesor de la cobertera detrítica, la alta permeabilidad de esta cobertera, la fracturación de los yesos), hidrogeológicos (variaciones estacionales del N.F., la poca profundidad del N.F.) y antrópicos (extracciones intensivas de agua, regadío, canales, conducciones no impermeabilizadas). De esta forma la disolución tiende a concentrarse junto al contacto de el sustrato margoyesifero y yesifero y la cobertera detrítica, aunque no siempre ocurre de esta manera.

Los daños que pueden producir se manifiestan en paredes, suelos, carreteras y conducciones subterráneas fracturadas, depresiones cerradas fácilmente observables en carreteras o inclinación de edificio enteros.

En la ciudad de Zaragoza en la revisión del Plan General de Ordenación Urbana de 1999, ya se distinguieron zonas como potencialmente peligrosas de sufrir procesos de subsidencia adaptando a esto la construcción de nuevas viviendas, viales y zonas verdes. Sin duda, el que un problema sobradamente conocido pasara a tener un reconocimiento urbanístico fue un gran paso, pero no con ello esta todo hecho. Para cada caso, se debe valorar en una primera etapa, la posibilidad de que se encuentre en una zona de riesgo, pero si este no se descarta, además debe tratarse esa parcela en concreto como un caso único y particular en función del tipo de edificación y las características del terreno, exponiendo claramente a la parte interesada todas las posibilidades a la hora de realizar un estudio geotécnico y guiándole hacia el camino con resultados más concluyentes. La cimentación de un edificio es la parte menos visible, la que menos vende, pero sin duda una de la más importantes y de las que pueden acarrear problemas más serios y costosos si no se realiza un buen dimensionamiento. Cada suelo es distinto con sus peculiaridades y como tal debe ser tratado. Su heterogeneidad es una de las principales características y su modelizado en ocasiones complejo, por ello la singularidad de cada estudio  y la importancia de la información previa recopilada.

mcs

EL AÑO SIN VERANO. La erupción del Tambora.

En 1815 el monte Tambora en Indoneisa, uno de los volcanes más importantes del mundo, que llevaba dando muestras de actividad desde 1812, fue protagonista de la erupción más grande observada por el hombre, alcanzando un Índice de Explosividad Volcánica de 7. Los flujos piroclásticos cubrieron toda la península llegando al mar, y devastando las tierras de cultivo, causando más de 60.000 víctimas. Se escuchó a más de 2500 kilómetros de distancia y la ceniza cayó a más de 600 kilómetros de allí. Causo un tsunami de tamaño moderado que azotó las costas de varias islas en Indonesia (se estima murieron 4600 personas), con una altura de hasta 4 metros.

Arrojó a la atmósfera más de un millón y medio de toneladas métricas de polvo. Las partículas más pesadas de ceniza cayeron de nuevo al suelo después de una o dos semanas, pero las más finas permanecieron en la atmósfera desde unos meses hasta años después. El dióxido de azufre que escupió a la atmósfera se combinó con agua yacabó convertido en ácido sulfúrico. Una capa de este ácido evitó que llegara toda la energía del Sol. El viento esparció estas partículas alrededor del mundo creando fenómenos ópticos. El color del cielo durante las puestas de sol aparecía naranja o rojo cerca del horizonte y violeta o rosa por encima. Como es normal tras una erupción volcánica fuerte, las temperaturas mundiales descendieron debido a la reducción de la luz del Sol en el Hemisferio Norte. El frío reinó en invierno, pero también en primavera y en verano de 1816. Se conoce como el “año sin verano” debido a los efectos de la erupción sobre el clima de Europa y América del Norte. Se perdieron cosechas y el ganado murió en gran parte del hemisferio norte, lo que condujo a una de las peores hambrunas del siglo XIX.

Fue William J. Humphreys, un climatólogo americano, quien en 1920, estableció la relación entre ambos fenómenos y explicó que el velo de polvo que formaban las partículas suspendidas había reflejado la luz del sol.

En este enlace, capitulo emitido en el programa tres 14 con la explicación del geólogo Francisco Anguita. Entre los minutos 3.44 y 11.16.

Resuelto el misterio de las piedras rodantes de RACETRACK PLAYA

Al hilo de un post que publicamos en mayo de 2013 titulado «RACETRACK PLAYA, el misterio de las piedras rodantes«, descubrimos hoy que Richard Norris, oceanógrafo del Scripps Institution of Oceanography en La Jolla (California) y su primo James Norris, han grabado por primera vez estas piedras en movimiento. Este lugar esta en el Valle de la Muerte, lo que sugiere que las condiciones meteorológicas allí son extremas y no invitan al estado de contemplación permanente, y hasta ahora aunque parezca increíble nadie había captado este movimiento. Pues bien, entre las muchas teorias extendidas, al final lo que se observado que la lluvia crea un finísimo lago superficial. Cuando cae la noche, al bajar la temperatura el agua se congela, de manera que se forma una capa de hielo muy delgada, de entre 3 y 6 mm, en la que las rocas quedan atrapadas. Durante el dia, el hielo comienza a derretirse y se quiebra y estas placas heladas se desplazan con un viento suave de unos 5,4 m/min.

Y aqui esta el video que grabaron…..

mcs

Cuando el suelo falla

A lo largo de la historia de la ingeniería civil se han producido algunas catástrofes por el desplome o colapso de estructuras, pero no todas de ellas se han producido por un estricto problema estructural o del diseño de materiales. Aquí vamos a incluir una pequeña recopilación de algunos de estos desastres más o menos conocidos, en los que la geología tuvo una gran importancia, en la mayoría de los casos por no haber tenido lo suficientemente en cuenta el comportamiento del suelo cuando se interacciona con él.

• Sin duda uno de los edificios mundialmente mas conocidos y que ademas se ha hecho famoso por su patología es la Torre de Pisa. A los cinco años del inicio de su construcción en 1173, mientras se estaba ejecutando la tercera planta comenzaron los problemas de asentamientos diferenciales. Esto provoco varios paros en su construcción lo cual es probable que evitara que finalmente cuando se terminó no colapsara.
• Silos de Transcona en Canada. 1913. Cuando el silo se lleno de grano, la losa asentó 30 cm de manera muy rápida sin que las presiones de la arcilla saturada subyacente pudieran disiparse. Se trataba de un suelo blando al que se sometió a demasiada carga.
• Rotura de la Presa de St Francis en California.1928. Inestabilidad geológica del cañón que pudo haber sido detectada con tecnología disponible en aquel tiempo, combinado con un error humano que evaluó el desarrollo de las grietas como «normal» para una presa de este tipo. El pueblo de Santa Clara quedo sepultado bajo 6 metros de lodo y escombros y en otros puntos del valle se midieron hasta 21 m.

• En la Presa de Baldwin Hills, en Los Angeles, en 1963, aunque se activo un proceso de evacuación, hubo 5 muertos y casi 300 viviendas arrasadas.  Cuando se construyó la presa se sabia de la existencia de una pequeña falla próxima y por eso se proyectó el uso de un revestimiento asfaltico especial. Por un lado se culpó a la que los materiales que recubrían la presa no eran tan elásticos como se pensó y por otro a compañías petrolíferas que extraían petróleo en las proximidades de la zona y que inyectaban agua a presión, que aumentaba la presión subterránea.

• Schoharie Creek Bridge, en el estado de Nueva York. 1987. Los pilares estaban apoyados en zapatas empotrados en el lecho del rio. La falta de una escollera que protegiera esta cimentación superficial, provoco que la erosión acabara por descalzar dos de los pilares.
• Complejo residencial de Lotus River Side, en Shangai. 2009. Un bloque de viviendas a punto de ser entregadas a sus futuros propietarios en el que fallo la cimentación parece que debido a la excavación de un aparcamiento subterráneo en su fachada Sur al mismo tiempo que se almacenó la tierra extraída en el lado Norte del edificio. Fruto del agujero de 4.6 m de profundidad y de la pila de unos 10 m de altura en fachadas opuestas, se generó una presión lateral que los pilotes de la cimentación no fueron capaces de soportar.

Existen muchos mas casos en los no se han tenido muy en cuenta aspectos geológicos o de la ingeniería geológica y que han provocado grandes pérdidas económicas y sobre todo en vidas. Cuando el hombre toma la Tierra debe respetarla y sobre todo entenderla.

mcs

El escarabajo verde – Ciclo volcánico 2. Cuando la ciencia amenaza

Muchas veces todos los acontecimientos ligados a la actividad de la Tierra se tratan de manera exagerada con el fin de crear mas espectacularidad. Parece que si algo no va vinculado a una catástrofe, entonces no tiene tanto interés. En las películas, documentales, etc, en muchas ocasiones se presenta a los geólogos como exploradores en tierras inhóspitas. Y puede que aveces sea así, pero la mayoría son científicos que basan sus teorías en años de estudio y en pruebas científicas no tan espectaculares. En este documental de TVE, El escarabajo Verde fue a La Palma para realizar un contrareportaje con verdaderos científicos y encontrarse con la realidad geológica, pero también social, de la isla, deliberadamente ignorada por ‘HORIZON’.

http://www.rtve.es/alacarta/videos/el-escarabajo-verde/escarabajo-verde-ciclo-volcanico-2-cuando-ciencia-amenaza/1293940/

 mcs

 

La estructura de Richat.

La  estructura de Richat conocida tambien como «El ojo del desierto» se encuentra en el desierto del Sahara de Mauritania. Se trata de un accidente geología singular, que llamo la atención en las primeras misiones espaciales (oficialmente descubierta en 1965), por romper la monotonía en medio del desierto, con esta estructura en forma de espiral.

Con un diametro de mas de 50 km, es un punto de referencia desde el espacio. Debido a sus dimensiones, desde el suelo no podriamos apreciarla.

En un principio se considero producido por el impacto de un meteorito, pero en ninguno de los estudios realizados se encontraron evidencias de impacto meteorítico (metamorfismo de impacto). Posteriormente se ha demostrado que es el producto de la erosión de un domo anticlinal.

Y como se formo?

Pues bien, la corteza terrestre no tiene un espesor homogéneo en todas las partes de la Tierra. Hay zonas donde esta es muy fina, como en las zonas de dorsal y otras donde es mucho mas gruesa, como ocurre en los continentes. En cualquier caso, es una capa muy fina comparada con el resto de la estructura del planeta.

Debido a las corrientes conectivas de la capa de magma del manto, a veces hay zonas donde este se concentra mayormente y busca la manera de salir. En aquellas zonas donde la corteza es mas fina, sale por medio de volcanes pero en zonas donde la corteza es mas gruesa, lo que hace es empujar hacia arriba y deformar esta corteza. En resumen, se trataría de un volcán frustrado.

El resto es fruto de la erosión del aire, que ha ido descubriendo las capas mas internas.

El centro de la estructura está constituido por rocas de edad Proterozoico a Ordovícico, con carbonatos(calizas y dolomías) que contienen brechas silíceas originadas por disolución y colapso kárstico, e intruidas por diques anulares de basalto, kimberlita y rocas volcánicas alcalinas durante el Cretácico. La estructura y su núcleo de brechas se interpretan como la expresión superficial de un complejo magmático alcalino de edad cretácica que afectó a rocas más antiguas dando lugar a un relleno kárstico de origenhidrotermal.

 

mcs

Coober Pedy, la capital mundial del Ópalo

Si nos damos un paseo por las nubes del norte de la región Meridional de Australia encontraremos una pequeña ciudad rodeada de innumerables montículos y acopios de un material blanquecino-ocre, de los más diversos tamaños.

El aspecto es el que se puede ver en la fotografía. Esta ciudad, llamada Coober Pedy, está considerada como la capital mundial del Ópalo, un mineraloide del grupo de los Tectosilicatos. Se trata de sílice amorfa o sílice hidratada, formadas por capas sucesivas de cristobalita y tridimita (polimorfos del cuarzo). Las partículas de estos minerales se disponen formando un enrejado tridimensional que hacen que el ópalo sea la única gema conocida capaz de reflectar los rayos de luz y presentar los colores del arco iris de una forma tan bonita y espectacular.

La fiebre por encontrar esta preciada gema ha hecho que la región esté plagada de pozos de excavación y galerías que convierten a Coober Pedy en una auténtica ciudad subterránea en la que hay que andar con mucho ojo cuando caminas por la superficie.

DOLINA EN ACCIÓN, impresionante video

Muchas veces las dolinas se forman por causas naturales por la disolución del terreno que el agua provoca en algunos tipos de materiales, pero otras veces la causa puede tener un origen humano. Casualmente, en el lugar donde se produce esta gigantesca dolina hubo unas minas de sal hoy abandonadas.
El fenómeno comenzó en agosto de 2012 tras inexplicables movimientos sísmicos y aparición de burbujas en el agua y hubo incluso que evacuar el pueblo mas cercano. El estado demando a una compañía petroquímica como responsable por un supuesto proceso de fracking.
Aquí os dejamos el impresionante video donde la sima de 5000 m2, que se encuentra bajo el agua, se traga arboles de gran tamaño enteros.

Lugar: Bayou Corne, Louisiana, E.E.U.U.

mcs

INYECCIONES COMO SOLUCIÓN PARA MINIMIZAR PATOLOGÍAS EN RELLENOS

Con la expansión de las ciudades que se ha producido en los últimos años, se han creado nuevos barrios donde se han levantado bloques de viviendas con 2 ó 3 sótanos, y que disponen de una zona comunitaria interior destinada a un uso recreativo con piscinas y jardines.

En gran parte de los casos, para la ejecución de los sótanos se han excavado grandes taludes hasta la cota de cimentación, dejando sin tocar el terreno natural en las zonas interiores donde posteriormente se situaran las zonas comunitarias.

Una vez acabada la ejecución del muro del sótano, en la mayoría de estas obras se ha realizado un relleno del trasdós con los materiales excavados hasta alcanzar la cota de planta baja.

Esto ha ocasionado que a veces el material con el que se ha rellenado y del que se disponía no fuera el adecuado, por tratarse de materiales finos sin esqueleto granular, como ocurrió en el caso que aqui planteamos. La propia morfologia del hueco a rellenar entre el trasdos y el terreno natural sin tocar, ha hecho que no se haya realizado una compactación adecuada de estos materiales en su puesta en obra, al menos en las capas más profundas.

Finalmente, la puesta en uso de estas zonas comunitarias con piscinas y jardines con abundante riego, con ciertas pendientes hacia zonas concretas y la no existencia de un sistema de evacuación de aguas superficiales, pueden provocar patologías, que se originan como consecuencia de la combinación de varios factores, la presencia de un importante espesor de rellenos constituido por un material poco adecuado por la gran presencia de finos y escaso esqueleto granular, una deficiente o nula compactación del mismo y el vertido de agua al mismo procedente tanto de los riegos del césped como del agua de lluvia y las posibles pérdidas de los servicios que atraviesan la zona. De esta manera a la hora de plantear una posible solución esta debe ir encaminada a paliar estas deficiencias mencionadas.

En primer lugar se deben adoptar medidas para evitar o minorar cualquier infiltración de agua al nivel de rellenos, ya que dada su mayor permeabilidad ésta tendera a circular hacia ésta zona provocando un colapso del material de relleno, en el que dada su escasa compactación se producirá también arrastré de partículas finas que acelerarán el proceso. Entendemos que se deberían minimizar los riegos de jardines y evitando como ya se ha dicho, la infiltración de agua hacia la zona del trasdós. En este sentido puede ser aconsejable tomar medidas como diseñar la zona de embaldosado con pendientes hacia fuera de esta zona, saneamientos fácilmente observables o colgados, utilizar tuberías y juntas flexibles del tipo P.V.C. y similares con arquetas impermeables de hormigón o de fibrocemento, en resumen, tener en cuenta cualquier medida que permita minimizar el aporte de agua al subsuelo.

El otro factor apuntado anteriormente es la naturaleza del nivel de rellenos y  su deficiente compactación, que hace que las  propiedades mecánicas de los mismos sean muy irregulares. En general suelen presentar una compacidad baja, índice de huecos muy alto, trabazón interna pero sin cohesión, compresibilidades muy altas y periodos de asentamientos muy largos. Dadas estas condiciones esto implicaría en un principio que como mejor solución sería la sustitución por un material adecuado que fuera posteriormente controlado y compactado. No obstante y dadas las particularidades de este tipo de obras y, el gran espesor de relleno a sanear, en la práctica se podría optar por realizar actuaciones que produjeran una mejora en los parámetros resistentes del terreno, que fueran lo suficientes para que unido a la medida anteriormente mencionada posibilitara el cese del asiento de los rellenos, ya que, en principio, hay que tener en cuenta que las solicitaciones de carga para la zona  suelen ser muy bajas.

Según la siguiente tabla extraída de la “Guia de cimentaciones en carreteras”, para conseguir la mejora de los diferentes parámetros de un suelo, pueden elegirse entre los siguientes procedimientos clásicos. Aunque casi todas las guías consultadas y las soluciones disponibles consideran la mejora de un terreno natural, generalmente deficiente, debe recordarse que en este caso se trataría de la mejora de un suelo aportado con una compactación deficiente. A continuación se exponen estos métodos según la citada guía:

En el caso que proponemos como ejemplo, el material utilizado para el relleno del trasdos es un material fino, limos y arenas con algo de plasticidad. Con la mejora del terreno se pretendería conseguir un aumento de los parámetros resistentes y una disminución de la deformabilidad. Si consideramos que, por un lado, la solicitación de carga es pequeña, y por otro que, la zona de actuación es de dimensiones reducidas y limitada por la edificación, entendemos que una posible solución sería realizar una actuación mediante una malla de inyecciones que provoque una mejora del terreno por desplazamiento, para este caso concreto.

Dada la naturaleza del terreno sobre el que en este caso se propone actuar, rellenos de material fino, podría recurrirse al empleo de inyecciones de baja movilidad, como un mortero de granulometría fina con poca proporción de agua, que haga que presente una viscosidad tal que al ser inyectado a alta presión no rompa el terreno ni rellene los poros, generando columnas de  bulbos de inyección dentro del relleno, que provoque un aumento de la compacidad del terreno y su tensión efectiva, así como una disminución de la deformabilidad.

En cualquier caso, en este post, se ha especificado como ejemplo un caso de un suelo en concreto. Para cada tipo de terreno debe definirse una solución adecuada. Ademas dada la problemática de este tipo de situaciones, normalmente será necesario adoptar un conjunto de soluciones y no una sola, que consigan minorar, en la mayor medida posible el desarrollo de patologías.

Inyecciones. Según el articulo 676 “Inyecciones”, del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes PG-3, existen diferentes tipos de inyección con distintos procesos.

Tipos de inyección:

Impregnación, Relleno de fisuras, Relleno de huecos, Inyección por compactación, Fracturación hidraúlica.

Procesos de inyección:

Inyección desde la boca de perforación, Inyección por fases descendentes, Inyección por fases ascendentes, Inyección por fases repetitivas mediante tubos manguito

Materiales de inyección:

Conglomerantes hidraúlicos, Materiales arcillosos, Arenas y filleres, Agua, Productos químicos, Lechadas

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