Riesgos Geológicos | Hinchamiento de Suelos y Rocas

En este vídeo, se presentan aspectos geotécnicos sobre el Riesgo Geológico del Hinchamiento de Suelos y Rocas, entendiéndose como el incremento del nivel del terreno existente causado por:

  • Formación de lentes de hielo durante el congelamiento
  • Descarga o aumento del contenido de la humedad en arcillas, produciéndose el ablandamiento y la reducción de la resistencia y rigidez de la arcilla
  • Reacciones químicas como por ejemplo el crecimiento de cristales de yeso por la oxidación de la pirita en las pizarras y la reacción sulfúrica en suelos tratados con cal o estabilizados con cemento
  • Procesos tectónicos como fallas e hinchamiento de valles

Ocurrencia de este riesgo

  • La formación de lentes de hielo genera como un 9% de aumento en el volumen ocupado previo a la congelación
  • El hichamiento depende de la magnitud de la descarga o la plasticidad de la arcilla y el contenido de humedad antes de humedecerse. La mayoría de los servicios geológicos indica en sus mapas de riesgos, la localización de las zonas extensas con arcillas expansivas
  • El hinchamiento producido por las reacciones químicas que involucran sulfatos no suelen ser frecuentes pero es un fenómeno muy problemático si ocurre.
  • Las fallas invertidas y los desplazamientos oblicuos hacia arriba de las fallas tectónicas, que producen elevación del nivel freáticos en un lado de la superficie de falla, en zonas de tectónica compresiva pueden generar graben con alturas que varían de centímetros a metros
  • El hinchamiento de valles ocurre en rocas blandas como la pizarra y las rocas de grano fino como: arcillolita, limolita, margas, dolimitas, etc.)

Identificación

  • Formación de lentes de hielo durante el congelamiento: el Prof. Casagrande (1932), propuso que el suelo sujeto a este riesgo geológico, es:
    • Suelo uniformemente gradado, que contiene más del 10% de las partículas menores de 0.02 mm
    • Suelo bien gradado, que contiene más del 3% de las partículas con diámetros menores de 0.02 mm
    • La existencia de un nivel freático elevado facilita el proceso de la formación de lentes de hielo, permitiendo una mayor elevación del nivel capilar, lo que aumenta el grado de saturación del suelo.
  • Hinchamiento de la Arcilla que se puede identificar por los patrones de las grietas inducidas por el hichamiento (o encogimiento) en muros y paredes. También se pueden emplear las cartas para estimar el potencial de expansividad al humedecerse como la de Seed et al. (1962) o las de actividad de una arcilla de Van Der Merwe (1964). El potencial de hinchamiento se suele determinar en el laboratorio con ensayos edométricos. En todo caso, cuando el potencial de hichamiento o la presión de hinchamiento se determina en el laboratorio, se debe tomar en cuenta que los suelos parcialmente saturados pueden absorber agua de las piedras porosas e hincharse rápidamente por lo que se puede subestimar el potencial de hinchamiento. Debe medirse la altura del espécimen de forma continua. El contenido de humedad puede cambiar durante todo el año, siendo el caso de que el hinchamiento mayor y la mayor presión durante el humedecimiento ocurre cuando el nivel de humedad es decir en la temporada más seca.
  • Reacciones químicas que involucran sulfatos suelen ocurrir en los suelos tratados por reacciones químicas entre sulfatos, cementos y/o cal. La fuente de los sulfatos puede ser el agua freática. Se han reportado casos de daños a edificaciones cimentadas sobre pizarras piríticas o sobre rellenos sobre estos materiales. Las escorias de acero, así como las cenizas de incineradoras antiguas cuando se humedecen hacen que el calcio libre y el magnesio se oxiden, aumentado de volumen hasta 10%.
  • Las fallas invertidas y los desplazamientos oblicuos hacia arriba de las fallas tectónicas, que producen elevación del nivel freáticos en un lado de la superficie de falla, en zonas de tectónica compresiva pueden generar graben con alturas que varían de centímetros a metros. El fenómeno más común es el hinchamiento de valles.

Remediación

  • Prevención de la congelación del terreno y la formación de lentes de hielo, cubriendo las superficies del terreno o desconectando las estructuras del terreno que se congela empleando losas suspendidas por encima del nivel del terreno, pilotes o fundaciones directas muy rígidas con vigas robustas de refuerzo.
  • Uso de pilotes o micropilotes trabajando a tensión (de forma permanente), o anclajes (de forma temporal) en contra del hinchamiento de la arcilla.
  • Controlar el nivel de humedad del terreno en las arcillas que se puedan hinchar, o desconectar las estructuras de la zona de hinchamiento empleando las técnicas descritas.
  • Evitar las reacciones al sulfato
  • Emplear estructuras que no sean muy sensibles a los movimientos tectónicos (como las vigas simplemente apoyadas)

📃 Puede DESCARGAR

Frost Heave

Geotechnical Problems with Pyritic Rock and Soil

EN1997_7_Schuppener 

Eurocode 7 – Geotechnical design – Part 2: Ground investigation and testing

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Suelos Colapsables

Riesgos Geológicos

Eurocódigo 7 – Geotecnia

Manuales Ingeniería Geotécnica ICE (Institution of Civil Engineers) 

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