Fuentes de información en ingeniería geológica

Las principales publicaciones de carácter periódico en ingeniería geológica se deben a las asociaciones internacionales y nacionales, que de forma regular celebran congresos y simposios, además de publicar revistas o boletines. Las más importantes son:

International Association of Engineering Geology and Eviroment (IAEG.

Association of Engineering Geologists (AEG)

Intenational Society of Rock Mechanics (ISRM)

International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering (ISMFE)

Métodos y aplicaciones en ingeniería geológica

La ingeniería geológica tiene sus fundamentos en la geología y en el comportamiento mecánico de los suelos y las rocas. Incluye el conocimiento de las técnicas de investigación del subsuelo, tanto mecánicas como instrumentales y geofísicas, así como los métodos de análisis y modelización del terreno.

Proceso metodológico en ingeniería geológica:

1 Identificación de materiales y procesos. Definición de la geomorfología, estructura, litología y condiciones del agua subterránea

2 Investigación geológica-geotécnica del subsuelo

3 Distribución espacial de materiales, estructuras y discontinuidades

4 Condiciones hidrogeológicas, tensionales y ambientales

5 Caracterización de propiedades geomecánicas, hidrogeológicas y químicas

6 Caracterización de los materiales geológicos utilizados en la construcción, extracción de recursos naturales y trabajos de protección medioambiental

7 Comportamiento geológico-geotécnico bajo las condiciones del proyecto

8 Evaluación del comportamiento mecánico e hidráulico de suelos y macizos rocosos. Predicción de los cambios de las anteriores propiedades con el tiempo.

9 Determinación de los parámetros que deben ser utilizados en los análisis de estabilidad para excavaciones, estructuras de tierra y cimentaciones.

10 Evaluación de los tratamientos del terreno para su mejora frente a filtraciones, asientos, inestabilidad de taludes, desprendimientos, hundimientos, etc.

11 Consideraciones frente a riesgos geológicos e impactos ambientales.

12 Verificación y adaptación de los resultados del proyecto a las condiciones geológico-geotécnicas encontradas en obra. Instrumentación y auscultación. 

Para el desarrollo completo de dicha secuencia metodologica deben definirse tres tipos de modelso:

-          Modelo geológico

-          Modelo geomécanico

-          Modelo geotécnico de comportamiento

El modelo geológico representa la distribucion espacial de los materiales, estructuras tectónicas, datos geomorfológicos e hidrogeológicos, entre otros, presentes en el área de estudio y su entorno de influencia.

El modelo geomécacnico representa la caracterización geotécnica e hidrológica de los materiales y su clasificación geomécanica.

El modelo geotécnico de comportamiento representa la respuesta del terreno durante la construcción y después de la misma.

Esta metodología constituye la base de las siguientes aplicaciones de la ingeniería geológica a la ingeniería civil y al medio ambiente:

• -          Infraestructuras para el transporte
• -          Obras hidráulicas, marítimas y portuarias
• -          Edificacion urbana, insdustrial y de servicios
• -          Centrales de energia
• -          Minería y canteras
• -          Almacenamiento para residuos urbanos, industriales y radioactivos
• -          Ordenación del territorio y planificación urbana
• -          Protección civil y planes de emergencia

Factores geológicos y problemas geotécnicos (Parte 2/2)

Procesos geológicos en relación al agua	Efectos sobre materiales	Problemas geotécnicos
Disolución	-Perdida de material en rocas y suelos solubles -Karstificación	-Cavidades -Hundimientos -Colapsos
Erosión-arrastre	-Perdida de material y lavado -Erosión interna -Acarcavamientos	-Hundimientos y colapsos -Asientos -Sifonamiento y socavaciones -Aterramientos
Reacciones químicas	-Cambios en la composición química	-Ataca a cementos, áridos, metales y rocas
Alteraciones	-Cambio de propiedades físicas y químicas	-Perdida de resistencia -Aumento de la deformabilidad y permeabilidad

Tabla 3 Efectos de los procesos geológicos relacionados con el agua y su incidencia geotécnica 

Procesos geológicos	Efectos sobre el medio físico	Problemas geo ambientales y actuaciones
Sismicidad	-Terremotos, tsunamis -Movimientos del suelo, roturas, deslizamientos, licuefacción	-Daños a poblaciones e infraestructuras -Diseño antisísmico Medidas de prevención -Planes de emergencia
Vulcanismo	-Erupciones volcánicas -Cambios en el relieve -Tsunamis y terremotos -Colapsos y grandes movimientos en laderas	-Daños a poblaciones e infraestructuras -Sistemas de vigilancia -Medidas de prevención -Planes de evacuación
Levantamientos, subsidencias	-Cambios morfológicos a largo plazo. -Alteraciones en dinámica litoral y en el nivel del mar a largo plazo	-Medidas de control y vigilancia
Erosión-sedimentación	-Cambios geomorfológicos a medio plazo -Arrastres y aumento de la escorrentía -colmatación	-Aumento del riesgo de inundaciones y deslizamientos -Medidas de protección de en cauces y costas
Movimiento de ladera	-Deslizamientos, desprendimientos, hundimientos -Cambios morfológicos a mediano y largo plazo, desvió de causes	-Daños en población e infraestructura -Obstrucción de causes -Medidas de estabilización, control y prevención
Cambios de nivel freático	-Cambio en los acuíferos -Cambios de las propiedades del suelo -Desecación y encharcamiento Subsidencias e inestabilidad de laderas	-Problemas en cimentaciones -Afección en cultivos y regadíos -medidas de drenaje
Procesos tectónicos	-Tensiones naturales -Sismicidad -Inestabilidades	-Explosiones de roca en minas y túneles profundos -Deformaciones a largo plazo en obras subterráneas -Medidas de diseño en túneles y minas
Procesos geoquímicos	-Altas temperaturas -Anomalías térmicas -Presencia de gases	-Riesgo de explosión -Dificultad de ejecución en obras subterráneas

Factores geológicos y problemas geotécnicos (Parte 1/2)

La diversidad del medio geológico y la complejidad de sus procesos hacen que las obras de ingeniería se deban resolver situaciones donde los factores geológicos son condicionantes de un proyecto.

En primer lugar, por su mayor importancia, estarían los riesgos geológicos, cuya incidencia puede afectar a la seguridad o la viabilidad del proyecto. En segundo lugar están todos aquellos factores geológicos cuya presencia condicione técnica o económicamente la obra.

En la tabla 1 y 2 se presentan las posibles influencias de la litología y la estructura geológica sobre el comportamiento geotécnico de los materiales rocosos y suelos, mientras que en las tablas 3 y 4 se indica como el agua y los materiales son afectados por los diferentes procesos geológicos, dando lugar a problemas geotécnicos.

Litología	Factores característicos	Problemas geotécnicos
Rocas duras	-Minerales duros y abrasivos	-Abrasividad -Dificultad de arranque
Rocas blandas	-Resistencia media a baja -Minerales alterables	-Rotura en taludes -Deformabilidad en túneles -Cambio de propiedades con el tiempo
Suelos duros	-Resistencia media a alta	-Problemas en cimentaciones con arcillas expansivas y estructuras colapsables
Suelos blandos	-Resistencia baja a muy baja	-Asientos en cimentaciones -Roturas en taludes
Suelos orgánicos y biogénicos	-Alta compresibilidad -Estructuras metaestables	-Subsidencia y colapsos

 Tabla 1. Influencia de la litología en el comportamiento geotécnico del terreno

Estructuras geológicas	Factores característicos	Problemas geotécnicos
Fallas y fracturas	-Superficies muy continuas; espesor variable	Roturas, inestabilidades, acumulación de tensiones, filtraciones y alteraciones
Planos de estratificación	-Superficies continuas; poca separación	Roturas, inestabilidad y filtraciones
Discontinuidades	-Superficies poco continuas, cerradas o poco separadas	Roturas, inestabilidad, filtraciones y alteraciones
Pliegues	-Superficies de gran continuidad	Inestabilidad, filtraciones y tensiones condicionadas a la orientación
Foliación, esquistosidad	-Superficies poco continuas y cerradas	Anisotropía en función de la orientación

Tabla 2 Estructuras geológicas y problemas geotécnicos

El medio geológico y su relación con la ingeniería

El medio geológico esta en continua evolución y los procesos afectan tanto los materiales rocos a los suelos como al medio natural en su conjunto. El antrópico, representado por las ciudades, la infraestructuras, obras públicas, etc., irrumpe con frecuencia en regiones geológicamente inestables modificando, incluso desencadenando, los procesos geológicos. La búsqueda de soluciones armónicas entre el medio geológico y el antrópico precisa de la consideración previa de ciertos factores diferenciadores entre ambos, cuyo desconocimiento es causa de interpretaciones erróneas. Entre estos factores destacan:

·         La escala geológica y la ingenieril

·         El tiempo geológico y el antrópico

·         El lenguaje geológico y el ingenieril

Deslizamiento de cerro El Berrinche en Tegucigalpa

Se produjo como consecuencia del huracán Mitch, el 30 de Octubre de 1998. Sus efecto fue agravado por la intensa desforestación y ocupación urbana en laderas inestables.

El deslizamiento de El Berrinche, que destruyo el barrio del mismo nombre y afecto parcialmente a otros, provoco el represamiento del río Choluteca y, consecuentemente, la inundación destructiva de las zonas más bajas de la ciudad, con un gran número de víctimas, tras cambiar el río su curso en internarse en el interior de zonas urbanizadas. La corriente de lodo arrastro gran cantidad de vegetación, vehículos y fragmentos de viviendas, alcanzo una altura de varios metros sobre las calles, dañando infraestructuras básicas de la ciudad.

En Tegucigalpa esas zonas de riesgo eran ya conocidas, y existían algunos mapas de riesgo, Como antecedente, en 1958 un gran número de casas fueron destruidas en las laderas situadas frente al cerro de El Berrinche.

Las intensas lluvias asociadas al huracán Mitch en Tegucigalpa han sido una verdadera prueba para la evaluación del comportamiento del terreno y su susceptibilidad ante los deslizamientos, denotándose un claro comportamiento diferencial de unas zonas a otras en función del tipo de materiales geológicos presentes, quedando demostrado el control litológico de los procesos de inestabilidad de ladera. De hecho los mayores deslizamientos tuvieron lugar en materiales lutiticos y limoliticos con intercalaciones de grauvacas y areniscas arcillosas del Grupo Valle de Ángeles, materiales muy evolutivos frente a la meteorización, mientras que en el otro grupo litológico que aflora en la zona, constituido por tobas volcánicas masivas (Grupo volcanoclástico Padre Miguel), se produjeron algunos desprendimientos rocosos aislados. 

Introducción a la Geología Aplicada a la Ingeniería Civil

 Introducción a la Ingeniería geológica:

Contenido:

1.       Definición e importancia de la Ingeniería geológica

2.       El medio geológico y su relación con la ingeniería

3.       Factores geológicos y problemas geotécnicos

4.       Métodos y aplicaciones en ingeniería geológica

5.       Fuentes de información en ingeniería geológica

Definición e importancia de la Ingeniería geológica

La ingeniería geológica es la ciencia aplicada al estudio y solución de los problemas de la ingeniería y del medio ambiente, producidos como consecuencia de la interacción entre las actividades humanas y el medio geológico.

El fin de la ingeniería geológica es asegurar que los factores geológicos condicionantes de las obras de ingeniería sean tenidos en cuenta e interpretados adecuadamente, así como evitar  o mitigar las consecuencias de los riesgos geológicos.

La ingeniería geológica surge con el desarrollo de las grandes obras públicas y el crecimiento urbano, diferenciándose como especialidad de la geológica a mediados del siglo XX. La rotura de algunas presas por causas geológicas y sus graves consecuencias, incluyendo la pérdida de cientos de vidas humanas, como la presa de San Francisco (California, 1928), la de Vajont (Italia, 1963) y la de Malpasset (Francia, 1959), los deslizamientos durante la construcción del Canal de Panamá en las primeras décadas del siglo XX, o las roturas de taludes en los ferrocarriles suecos en 1912, fueron algunos de los hitos que marcaron la necesidad de llevar a cabo estudios geológicos aplicados a la ingeniería.

El desarrollo que alcanzaron otras ciencias afines, como la mecánica del suelo y la mecánica de rocas, configuraron los principios de la moderna geotecnia, dentro de la cual la ingeniería geológica representa la visión más geológica a la solución de los problemas constructivos. En la geotecnia se integran las técnicas de ingeniería del terreno aplicadas a las cimentaciones, refuerzo, sostenimiento, mejora y excavación del terreno y las citadas disciplinas de la mecánica del suelo, mecánica de rocas e ingeniería geológica.

En los albores del siglo XXI, los problemas del desarrollo sostenible, en un frágil equilibrio medioambiental sometido a la inevitable confrontación entre las consecuencias del progreso y los procesos geológicos, junto a la expansión urbana de muchas ciudades que crecen incontroladamente en condiciones geológicamente adversas, o bajo la amenaza de riesgos naturales, constituyen una de las cuestiones prioritarias de la ingeniería geológica.

La necesidad de estudiar geológicamente el terreno como base de partida para los proyectos grandes obras es indiscutible en la actualidad, y constituye una práctica obligatoria. Esta necesidad se extiende a otras obras de menor volumen, pero de gran repercusión social, como la edificación, en donde los estudios geotécnicos son igualmente obligatorios.

La importancia de la ingeniería geológica se manifiesta en dos grandes campos de actuación. El primero corresponde a los proyectos y obras de ingeniería donde el terreno constituye el soporte, el material de excavación, de almacenamiento o de construcción. Dentro de este ámbito se incluyen las principales obras de infraestructuras, edificación, obras hidráulicas, marítimas, plantas industriales, explotaciones mineras, centrales de energía, etc. La participación de la ingeniería geológica en estas actividades es fundamental al contribuir a su seguridad y economía. El segundo campo de actuación se refiere a la prevención, mitigación y control de los riesgos geológicos, así como los impactos ambientales de las obras públicas, actividades industriales, mineras o urbanas.