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• Christian Pereira Ferrel

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SUELOS TROPICALES APLICADOS A OBRAS VIALES

I.

RESUMEN Los suelos en las zonas tropicales tropicales son son suelos que están están altamente altamente infl influe uenc ncia iado dos s por por fact factor ores es tale tales s como como el clim clima, a, la temp temper erat atur ura, a, la vegetación, entre otros, lo que genera una amplia variedad de perfiles con propiedades ingenieriles particulares, que difieren de las características de los suelos de regiones templadas. En este informe se presenta un análisis geot geotéc écni nico co desc descri ript ptiv ivo o de un suel suelo o trop tropic ical al late laterí ríti tico co y de un suel suelo o saprolítico. El análisis se centra en la caracterización del estrato superior del perfil, determinando sus propiedades físicas, mecánicas, mineralógicas y estructurales a partir de ensayos más adecuados y específicos para este tipo de suelos (clasificación miniatura compactada tropical), que permitan defi defini nirr la infl influe uenc ncia ia que que la late lateri riza zaci ción ón tien tiene e en el comp compor orta tami mien ento to geotécnico del mismo.

II.

INTRODUCCIÓN

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ecientes revisiones so!re el comportamiento de suelos tropicales "an concluido que, a diferencia de otros materiales geotécnicos, no es posi!le todavía "acer generalizaciones que sean válidas universalmente, "ay razo razone nes s imp importa ortant ntes es para para esto esto## no e$is e$iste te toda todaví vía a sufi sufici cien ente te conocimiento fundamental del suelo tropical, en especial con respecto a sus propiedades físicas y químicas y mineralógicas, y a su comportamiento mecánico y por otro lado, los métodos de análisis de esta!ilidad aceptados aceptados por la comunidad geotécnica no conducen aun a resultados satisfactorios para estos materiales. Es importante notar que la e$tensión de los principios científicos de la %ecán %ecánica ica de &uelo &uelos s clási clásica ca a los los suelo suelos s tropic tropicale ales s recié recién n se está está formalizando formalizando y que la inclusión inclusión de estos nuevos principios en la práctica de la geotecnia yace todavía en el futuro. Los mecanismos que controlan el comportamiento de estos suelos transportados. &u mineralogía parece ser  más diná dinámic mica a que que la de otros otros mater material iales es geot geotécn écnico icos. s. Los Los proc proceso esos s científicos de "umedecimiento y desecación tienden a generar rápidos e importantes cam!ios en el contenido de agua a!sor!ida en los minerales componentes, los cuales afectan el tama'o de los granos así como grado de cementación.  unque las técnicas de muestreo y de prue!a "acen posi!le determinar las propiedades microestructurales de una peque'a muestra, no e$ist e$iste e una manera manera comple completam tament ente e satis satisfa facto ctoria ria de cuan cuantif tifica icarr las prop propie ieda dade des s macr macro oes estr truc uctu tura rale les s de una una masa masa gran grande de de mate materi rial al.. *orresponde al dise'ador, sin em!argo, medir o evaluar las propiedades de +macroescala +macroescala de su material de tierra tanto como sea posi!le. -ara poder  "ace "acerr esto esto con con los suelos suelos tropic tropicale ales, s, es de parti particul cular ar import importan ancia cia una invest investiga igació ción n aprop apropiad iada a del del lugar lugar,, y ella ella de!e de!e ser ser gener generalm alment ente e más e$tensa y más costosa que para materiales e suelos más "omogéneos. Los suelos tropicales son, en esencia, producto de una meteorización climática ("umedad y temperatura). La composición química y las características morfológicas de estos productos, están influenciados por el grado de meteorización al cual "a sido sometido el material madre. ussel (//0) de la 1.&. 2eological &urvey, fue pro!a!lemente el primero en enfatizar que en climas cálidos, "3medos y tropicales, el agua percollada a través de la roca tiene un fuerte poder disolvente, siendo la meteorización más rápida en las regiones cálidas que en las frías y mayor en climas "3me 3medos dos que en árido idos. 4olla lland (05 (056 6) indic ndico o, que que durant rante e la meteoriz meteorizació ación n de los silicatos silicatos alumino aluminosos sos en los trópicos, trópicos, la sílice sílice y el Página 2

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álcalis son retirados en solución, mientras la al!3mina y el ó$ido férrico se des"idratan. -or otra parte para poder u!icar y ver como se distri!uyen en el mundo, nos referimos al aspecto glo!al, el cual "ace referencia a aquella región de la tierra comprendida en los paralelos 76879: ;orte y &ur. En esta forma de distri!ución propuesta por Euverte (0a se encuentra el predominio de los materiales residuales. Entre las rocas originales que "an generado estos materiales residuales, se tiene el calcáreo, las arcillas y lutitas, las areniscas y algunas rocas ígneas del tipo de los granitos, andesitas y tufos volcánicos.

IV.

FORMACION DE LOS SUELOS DE LA SELVA El proceso de transformación de la materia de origen o +roca madre en el suelo, es lo que se conoce como +formación de suelo. Esta transformación no alcanza un estado de equili!rio permanente, pues continuamente interfieren agentes o +factores de formación que van transformando o cam!iando las características físicas y químicas del suelo. La roca madre que se va transformando en suelo puede ser de origen ígneo, sedimentario o metamórfico. =os procesos importantes intervienen

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en la transformación de una roca en suelo# la desintegración mecánica y la descomposición química. La desintegración mecánica, se de!e a fuerzas e$ternas y a e$pansiones térmicas de los minerales que componen las rocas. La descomposición química de la roca se de!e a los agentes erosivos superficiales que están en reacción con los minerales primarios de la roca incluyendo agua, o$igeno, dió$ido de car!ono y ácidos orgánicos derivadas de la vegetación. Los diversos procesos pueden actuar simultáneamente, algunos más rápidamente que otros y algunos más efectivamente en la alteración de un mineral a otro. Los suelos que provienen de la desintegración y desposicion química de la roca madre que se encuentra en el sitio y que no "an sido transportados por agente alguno se llaman +suelos residuales? siendo estos los que predominan en la Selva Amazónica Perana. &i la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de descomposición, se produce una acumulación de suelo residual. Entre los factores que influyen en la velocidad de alteración en la naturaleza de los productos de meteorización se encuentra el clima, el tiempo, la naturaleza de la roca original, la vegetación, el drena>e y la actividad !acteriana. *on respecto al clima se esta!lece que los principales agentes en la formación del suelo son la lluvia y la temperatura. La primera determina la "umedad del suelo, la aireación y el grado de lava>e del perfil, mientras que la segunda tiene acción directa so!re la formación del suelo e influye en la velocidad de las reacciones químicas, que se duplican por cada 58* de incremento de temperatura. @tros agentes el clima, además de la precipitación y de la temperatura, son la "umedad relativa, la radiación solar, el n3mero de "oras de sol, la nu!osidad, la evaporación y la evapotranspiración, principalmente. =entro de un mismo agente e$isten muc"as causas que "acen que su forma de acción varié nota!lemente. El nivel pluviométrico regional a su vez depende de la temperatura, densidad, "umedad a!soluta y otras características de la masa de aire, y una vez que se produce la lluvia, su efectividad en meteorizar el material estará en función de su duración, intensidad, cantidad total de caída, así como la co!ertura del tipo de material y relieve (plano, que!rado, o de vertientes a!ruptas). Es decir que el clima puede actuar en la descomposición del material original del suelo o de este mismo, a través de numerosos agentes, los cuales a su vez actuaran en condiciones muy varia!les, lo que

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determinaran una amplia gama de tipos de suelos que se forman en estas condiciones. El conocimiento del *lima, es decir de la cantidad y distri!ución estacional de las precipitaciones pluviales, permite una comprensión fundamental en el proceso de transformación de la roca (meteorización tropical). Este proceso de meteorización es comple>o de!ido a que toma millones de a'os y además porque durante este proceso los principales agentes que afectan el desarrollo del suelo, digamos la fisiografía, geología geomorfología y el clima tam!ién sufren cam!ios. Esta comple>idad se demuestra por el "ec"o de que a pesar que los suelos están formados a unos pocos metros unos de otros, las propiedades que estos poseen pueden ser muy diferentes y, sin em!argo, cada uno de estos pueden ser  similares a otros u!icados a miles de Ailómetros de distancia. Las similitudes y diferencias entre todos los suelos son medidas com3nmente en términos de sus propiedades químicas, mineralógicas y físicas.

V.

METEORI!ACIÓN EN LOS SUELOS DE SELVA La composición y te$tura de las rocas madres son importantes en las etapas iniciales de la meteorización, pero se vuelven menos importantes con el tiempo. Las características climáticas tales como la cantidad de precipitación pluviométrica y particularmente, la distri!ución estacional de esta, determinan la intensidad del proceso de meteorización. La topografía afecta el movimiento vertical del agua y, por consiguiente, a la velocidad de remoción de los materiales solu!les. En taludes escarpados, el escurrimiento puede ser tan activo en la erosión del material meteorizado como lo es la filtración en su formación. El tipo y cantidad de vegetación pueden ser importantes en la formación de ácidos orgánicos y en la asimilación de sílice. Binalmente el tiempo es un factor decisivo, ya que, por e>emplo en climas "3medos y calientes, típicos de los trópicos, el tiempo que se requiere para alternar un material rocos es considera!lemente menor que en los climas templados. La alteración de la roca a través de los procesos de meteorización se lleva a ca!o en forma progresiva por medio de una serie de acontecimientos y etapas, los cuales dan como resultado u perfil residual meteorizado tropicalmente. &e define como perfil de meteorización de un suelo tropical a la secuencia de materiales con diferentes propiedades físicas formadas en el sitio donde se encuentra y el cual yace so!re la roca meteorizada. Los Página 6

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perfiles de meteorización cam!ian de un lugar a otro, de!ido a variaciones locales en el tipo y estructura de la roca madre, la topografía, la velocidad de erosión y las condiciones de agua su!terráneas además de las variaciones climáticas regionales, particularmente la pluviosidad. La clasificación en términos de zonas de intemperización y grados de intemperización es esencial para el dise'o de ingeniería, y "a "a!ido varios intentos para proporcionar un sistema satisfactorio de descripción y clasificación para propósitos de ingeniería. =eere C -atton (09) así corno =e %ello (097), dieron un valioso resumen comparativo de los sistemas de clasificación disponi!les en ese momento. La &ociedad 2eológica de Londres (095, 099) "izo propuestas para el +registro de +n3cleos que "an sido más o menos seguidos de cerca por la sociación de 2eólogos de Dngeniería (09/). =earman (09) descri!ió el sistema de clasificación de intemperización utilizado en la práctica !ritánica, y esto fue luego totalmente documentado por la &ociedad 2eológica de Londres (099). 1n perfil de intemperización de la selva amazónica peruana "a sido o!tenido so!re la !ase de una adecuada correlación de muc"as perforaciones practicadas en el sitio, y es facti!le de utilizarlo para predise'os de o!ras de ingeniería.

VI.

SUELOS SAPROL"TICOS # LATER"TICOS En los 3ltimos a'os se "a o!servado un aumento en el n3mero de investigaciones con respecto a la clasificación de los suelos tropicales, todos ellos contri!uyen a desarrollar criterios adecuados para esta!lecer su posi!le comportamiento, tomando en consideración que los suelos tropicales "an mostrado diferentes conductas cuando "an sido comparados con suelos de otros orígenes, y además no están convenientemente representados en el sistema de clasificación clásico conocido en la ingeniería geotécnica. sí se "an "ec"o muc"os intensos (usando factores o!>etivos o su!>etivos), que "an sid ela!orados para identificar las características intrínsecas de los suelos tropicales y para prever sus propiedades geotécnicas. 1no de los proyectos desarrollados en Frasil fue denominado MCT $Minia%ra C&m'ac%& Tr&'ical( que permite la determinación de conductas lateríticas y no lateríticas (saprolíticas), que toman en cuenta sus propiedades con relación a sus características genéticas. =e todas las clasificaciones propuestas "asta la fec"a, se puede considerar como más representativa la de considerar estos dos tipos de suelos# saprolíticos y lateríticos. Los suelos saprolíticos son aquellos Página 7

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originados por la intemperización de la roca en el lugar, conservando sus condiciones de macro estructura, mineralogía y granulometría. =e!ido a que aparecen como el residuo de la roca origen y presentan un apropiado perfil de intemperización, tam!ién se les llama suelos residuales >óvenes. ;ormalmente constituyen estratos su!yacentes al "orizonte superficial de estos depósitos y suprayacentes a la roca matriz, caracterizándose por la presencia de estructuras "eredadas de la roca madre, grandes espesores del estrato, mineralogía comple>a con diferentes grados de intemperismo y estratigrafía en algunos casos comple>a con "eterogeneidad, y en otros muy "omogéneas con estructuras simples. Llamamos lateríticos a los suelos tropicales que sufren durante su formación un proceso pedológico intenso denominado laterización, cuyas características son# li$iviación de los catones alcalinos y alcalinos terrosos (;a , Gl , *a y %g ), empo!recimiento de sílica, e$istencia de minerales arcillosos en grados avanzados de transformación y aumento del porcenta>e de ó$idos de fierro y aluminio "idratado. Los suelos lateríticos pueden ser residuales maduros o transportados y constituyen un "orizonte superficial de origen esencialmente pedogenético recu!riendo normalmente áreas !ien drenadas, formando estratos con límites graduales poco perceptivos. Los suelos lateríticos presentan como características genéticas principales una constitución mineralógica o microestructura de apariencia "omogénea e isotrópica, elevada resistencia a la erosión, alta contracción, !uena ad"esividad a los materiales !ituminosos, pero presentan muc"a porosidad, son altamente permea!les, poco e$pansivos y de !a>a plasticidad. +

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++

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En nuestro país, después de analizar estadísticamente miles de resultados de ensayos efectuados, principalmente durante la construcción de carreteras y aeródromos, así como tam!ién cimentación de edificios, puertos y pro!lemas de derrum!es en las ri!eras de los principales ríos tanto en la selva alta como en la llanura amazónica, se "an esta!lecido algunas correlaciones típicas de comportamiento para luego lograr un primer intento de zonificación y clasificación de nuestros suelos tropicales, utilizando además la información geomorfológica, de clima, pedológica, y tomando en cuenta la roca madre su!yacente a cada región, desde el punto de vista práctico se "a logrado esta!lecer ciertas correlaciones empíricas entre las características de plasticidad de los suelos tropicales y su pro!a!le clasificación que pueden utilizarse para dise'os preliminares con los suelos de la amazonia peruana. Página 8

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VII.

METODOLOG"A # RESULTADOS -ara la realización de los diferentes ensayos que permitan o!tener  una caracterización geotécnica más adecuada del suelo, se de!erá tomar  muestras alteradas en !olsa para la caracterización física, química y mineralógica? y muestras inalteradas en tu!o s"el!y y ca>ón, para la caracterización estructural y mecánica. &o!re las muestras que se recolectan en campo, se realizan ensayos de caracterización física como# • • • •

*ontenido de 4umedad Límites de *onsistencia 2ravedad Especifica de los &ólidos 2ranulometría por %alla y por 4idrómetro, con y sin defloculante

En)a*& +e Minia%ra C&m'ac%a+a Tr&'ical $MCT( r,'i+a. =e igual forma se efect3an ensayos de clasificación canica como# • • •

esistencia al *orte =irecto (consolidado H drenado). *onsolidación &aturada y &in &aturar. Ensayo de &ucción con papel filtro en Irayectoria %i$ta y desagregación.

 dicionalmente se efect3an ensayos de# • •

VIII.

Ddentificación %ineralógica (difracción de rayos $) econocimiento %icroestructural (microscopia electrónica de !arrido)

MCT $MINIATURA- COMPACTADO- TROPICAL( La clasificación %*I surgió con el o!>etivo de "acer una identificación rápida de los suelos. El ensayo consiste en medir la contracción radial (ct) de pastillas moldeadas en anillos de 75 mm. =e diámetro por J mm de espesor, su penetración después de la a!sorción de agua. Este método permite clasificar el suelo dentro de uno de los siguientes grupos# Página 9

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LATER"TICOS NO LATER"TICOS O SAPROL"TICOS K a su vez estos se dividen su!grupos#

LG LA LA NG NS NA NA

I/.

 rcillas Lateríticas y rcillas Lateríticas renosas  renas rcillosas Lateríticas  renas con poca rcilla Laterítica  rcillas, rcillas Limosas y rcillas renosas ;o Lateríticas Limos *aoliníticos y %icáceos, Limos renosos y Limos rcillosos ;o Lateríticos  renas Limosas y renas rcillosas ;o Lateríticos  renas Limosas con Limos *uarzosos y Limos rcillosos ;o Lateríticos

M0TODO DE LAS PASTILLAS- CLASIFICACION MCT RAPIDAE/PEDITA Pr&ce+imien%&1 &e colocan en anillos de -*, peque'as !olas de suelo (pastillas) que se desea analizar.

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&e procede a la penetración de las pastillas con el penetrómetro.

Gr,2ic& +e Cla)i2icación MCT1

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/.

ALCANCES FUNDAMENTALES # PR3CTICOS DE COMPORTAMIENTO =e los tra!a>os efectuados en el campo y en el la!oratorio como parte de esta investigación y de la recopilación de un gran n3mero de datos de o!ras de ingeniería efectuadas en la región amazónica peruana, así como investigaciones realizadas en otros países, se infiere que en general, los pro!lemas geotécnicos en estos suelos residuales ocurren en la zona que no está saturada, donde la resistencia al cortante del suelo está íntimamente ligada a la presión de succión del agua. -or tanto, a diferencia de otros materiales geotécnicos, la evaluación de parámetros de resistencia al corte requiere el uso com!inado de condiciones de saturación y de confinamiento similares a las e$istentes en el momento que ocurre la falla, o de lo contrario se o!tienen valores de resistencia muy le>anos a los que e$istieron en la naturaleza ( *arrillo y de *ampos,00). En general, se o!serva una acentuada nolinealidad en la envolvente de resistencia en relación a la succión de los materiales Página 13

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tropicales. En algunos casos se "a encontrado que esta nolinealidad está influenciada por la succión en la resistencia al cortante. -or consiguiente se esta!lece que la medición de la resistencia al corte en suelos no saturados con equipo convencional de la!oratorio presenta pro!lemas e$perimentales considera!les de!ido a que los equipos no permiten el control directo del grado de saturación en la naturaleza del suelo. &e "an desarrollado equipos e investigaciones que miden presiones de succión en las muestras (*arrillo, Bonseca y =e *ampos, 00) así como tam!ién se "an utilizado métodos que controlan el grado de saturación por medios químicos. &in em!argo, la comple>idad de estos métodos, en muc"os casos, los "ace de difícil aplicación en la práctica ingenieril. =e otro lado, desde el punto de vista práctico se "a logrado esta!lecer correlaciones empíricas entre las características de plasticidad de estos suelos tropicales y su pro!a!le clasificación para dise'os preliminares de o!ras de ingeniería en la mazonía peruana.

CORRELACIÓN EMP"RICA ENTRE LOS L"MITES DE CONSISTENCIA # EL PRO4A4LE COMPORTAMIENTO DEL SUELO TROPICAL PERUANO

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nalizando estadísticamente miles de resultados de ensayos efectuados, principalmente durante la construcción de carreteras y aeródromos, así como tam!ién cimentación de edificios, puertos y pro!lemas de derrum!es en las ri!eras de los principales ríos tanto en la selva alta como en la selva !a>a o llanura amazónica, se "an esta!lecido algunas características típicas de comportamiento que se muestran en la Ia!la D, para más adelante lograr un primer intento de zonificación de los suelos tropicales del territorio peruano, utilizando la información geomorfológica, de clima, pedológica, etc., recopilada y tomando en cuenta la roca madre su!yacente a cada región ( *arrillo2il,00).

/I.

ESTA4ILI!ACIÓN DE LOS SUELOS TROPICALES PERUANOS =e numerosos estudios realizados para esta!ilizar los suelos tropicales con cal, se esta!lece que las mezclas de suelos saprolíticos con este esta!ilizante presentan sistemáticamente me>ores resistencias que Página 15

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con el suelo laterítico para iguales porcenta>es de cal y tiempo de cura (2iménez, 005). En los suelos tropicales mezclados con cal la resistencia aumenta con el tiempo de curado, aumentando más en el suelo saprolítico que en el laterítico. La influencia del porcenta>e de cal en la resistencia es seme>ante tanto en los suelos saprolíticos como Lateríticos. La resistencia de los suelos prácticamente no disminuye como consecuencia del tiempo transcurrido entre la mezcla y su compactación en las primeras cuatro "oras, sin em!argo, el suelo saprolítico sufre cierta disminución de resistencia entre cuatro y veinticuatro "oras.

Carac%er5)%ica) T5'ica) +e C&m'&r%amien%&

 6 *lasificación %*I MM *lasificación &1*&

=e la investigación llevada a ca!o con fines de esta!ilización con cal para algunos suelos saprolíticos de la mazonía peruana que permanentemente presentan contenidos de "umedad natural muc"o mayores que el óptimo de compactación, se "an encontrado algunos resultados de la!oratorio para especímenes que presentan portancia tan Página 16

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!a>a como *F de N a JN en promedio, y que al mezclarse con cal se o!tiene un aumento su!stancial en el valor del *F para diferentes tiempos de curado, pro!a!lemente de!ido al desarrollo de la reacción puzolánica en el suelo, esta!leciéndose que con JN a or estudiados en nuestro medio, pero tam!ién nos referiremos de manera !reve a algunos aspectos del dise'o de pavimentos en algunas o!ras construidas en la selva peruana.  parte de la confianza total en la e$periencia y los precedentes para el dise'o de taludes, pavimentos y cimentaciones que se o!serva en la comunidad técnica mundial, parecería e$istir tres enfoques !ásicos que se le presentan al ingeniero que de!e tomar decisiones de dise'o con relación a los suelos tropicales. *ada uno de estos enfoques tiene una !ase lógica y puede decirse que a!arca tanto el análisis como el dise'o (Frand, 0/7). (a) %étodos clásicos de análisis de esta!ilidad más conocidos como análisis de equili!rio limite, de los cuales se o!tienen factores de seguridad numéricos. (!) %étodos de dise'o semiempíricos (o de precedente modificado) que dependen de un conocimiento profundo de la performance de taludes o cimentaciones e$istentes relacionados con las condiciones relevantes prevalecientes. (c) Enfoque de evaluación del terreno, que depende muc"o del levantamiento de planos !asados en fotografía aérea, para clasificar las formas de la tierra desde el punto de vista de su esta!ilidad y que pueden llevarnos a una zonificación del suelo en términos de riesgo y peligro potencial. Estos tres enfoques !astante diferentes para el +análisis y el dise'o "an sido todos aplicados con é$ito igualmente mi$tos a los suelos de selva. El enfoque clásico tiene la venta>a de que cuantifica el grado de seguridad, mientras que esta cuantificación muc"as veces no es posi!le "acerla con los otros dos métodos. El método semiempírico y el enfoque de evaluación del terreno están estrec"amente relacionados porque am!os se !asan en la asunción e$plícita de que las características de esta!ilidad de un suelo tropical pueden ser evaluadas en !ase a las o!servaciones de la performance de otras consideraciones de similares características. Página 19

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 En muc"os casos se "a mencionado que los factores teóricos de seguridad para taludes esta!les en suelos residuales son frecuentemente menores que la unidad. lgunos piensan que este error proviene de la omisión de la contri!ución de la succión en la resistencia al esfuerzo cortante del suelo. En el -er3 y otros países de clima tropical, como queda dic"o tenemos, una vasta área cu!ierta por suelos residuales de diferentes formaciones geológicas que pueden encontrase en estado no saturado, estando estos materiales geotécnicos su>etos a sufrir variaciones de "umedad con el transcurso del tiempo. Es por lo tanto de suma importancia tomar en consideración la influencia que e>erce la succión so!re los parámetros de resistencia del suelo, en especial cuando se trata de análisis de esta!ilidad de taludes. Bredlund et al, (09/) presentaron una e$presión de resistencia para los suelos nosaturados, considerando el concepto de varia!les del estado tensional. La e$presión propuesta es la siguiente# P Q c: R (Sn H ua) tag T: R (ua H uU) tag T! donde# P Q Esfuerzo cortante c: Q *o"esión (Sn H ua) Q Esfuerzo normal aplicado (ua H uU) Q &ucción T: Q ngulo de fricción interna con relación a (Sn H ua) T! Q ngulo de fricción interna con relación a (ua H uU)

Esta e$presión, cuando es ploteada en el espacio tridimensional forma una superficie de ruptura plana, esto por que asume tag T! como constante. &i las resultados del ensayo son ploteados en un gráfico !idimensional, manteniendo la succión como tercera varia!les &e o!serva que la co"esión sufre variación con el cam!io de succión, siendo que el ángulo T: permanece constante, pudiendo decirse que (ua H uU) tag T! es una contri!ución a la co"esión como resultado de un aumento de la succión, por lo que ángulo T! puede ser determinado analíticamente como lo indica Bredlund et at (09/), o gráficamente, ploteando los resultados en el espacio !idimensional (P,Sn H ua). -osteriormente, Escario y &aez (0/ó) o!servaron que en algunos casos e$iste un valor má$imo de resistencia entre el estado total de saturación y el estado seco, de tal forma que la tag T! no es constante pues varía desde un valor apro$imado de T:, con succión nula (material Página 20

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saturado) "asta cero para un valor má$imo de succión, resultando en una envolvente de resistencia no lineal. Esta no linealidad fue tam!ién o!servada por 2an et al (0//) al ensayar un till glaciar en el equipo de corte directo con succión controlada. En la -ontificia 1niversidad *atólica de ió de Vaneiro, Frasil, *arrillo =elgado y Iacio de *ampos (00), "an desarrollado equipo de la!oratorio y estudios para evaluar los mecanismos de falla asociados a los deslizamientos de suelos coluvionares so!repuestos a saprolitas de !iotita gneiss, utilizando comparaciones entre ensayos de corte directo convencionales y con succión controlada en un equipo especialmente preparado para esto caso, tomando en cuenta los efectos del grado de saturación varia!le de los materiales geotécnicos ensayados. Lamenta!lemente en nuestro país, a3n no contamos con el equipamiento necesario para medir efectos de succión en los suelos de selva que se encuentran parcialmente saturados. Esto conduciría a proyectos de ingeriría más económicos que las actuales soluciones conservadoras. &in em!argo es posi!le considerar a los efectos de la succión de forma indirecta e nuestros dise'os, a través de la comparación de resultados de resistencia al cortante o!tenidos de ensayos en cuerpos de prue!a previamente inundados o saturados y en condiciones de "umedad natural. En algunos casos se presentan pro!lemas de esta!ilidad de taludes en los suelos de selva condicionados a la precipitación pluvial, por lo que los deslizamientos ocurren durante la temporada de lluvias, admitiéndose que el suelo se encuentra completamente saturado, o!servándose, como en el caso de la ciudad de El &alvador en Frasil, (*ampos, et al, 00), que en la mayoría de los casos, los planos de falla son superficiales, localizándose encima del nivel freático. El procedimiento sugerido consiste en verificar la esta!ilidad del talud en sus condiciones e$tremas# una condición de "umedad natural y otra en condición saturada, para luego considerar una situación intermedia de succión, con la que se o!tienen los valores e$tremos del Bactor de &eguridad correspondientes a las dos situaciones mencionadas, de!iendo utilizarse un valor intermedio como Bactor de &eguridad correspondiente a un determinado nivel de succión. -or lo tanto, para los casos en que el mecanismo de ruptura este asociado a perdida de resistencia por "umedecimiento descendente y no por la generación o elevación de presiones neutras positivas, los procedimientos convencionales utilizando ensayos de corte en estado saturado llevan a Página 21

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resultados conservadores, lo que implica siempre soluciones costosas. En estos casos es posi!le tomar en consideración la succión, para via!ilizar  o!ras de esta!ilización de taludes naturales en suelos de selva, cam!iando el concepto del proyecto, de modo de garantizar un determinado nivel mínimo de succión, mediante o!ras de drena>e o protección superficial adecuadas. En otros casos, las propiedades de resistencia al esfuerzo cortante en los suelos residuales están íntimamente relacionadas a la presión de poros por medio del principio de presiones efectivas. -ara determinar en el la!oratorio las propiedades de resistencia al cortante apropiadas para el dise'o y el análisis de taludes que fallan por efecto de las lluvias, es necesario modelar el mecanismo de falla tan e$actamente como sea posi!le. -or muc"as razones, la prue!a tria$ial es com3nmente utilizada para estudiar estas propiedades de los suelos, para esto se realiza ya sea una prue!a +drenada o se lleva a ca!o una +prue!a no drenada, durante la cual se mide la presión de poros. &in em!argo, la trayectoria de la tensión seguida en el campo durante una falla inducida por lluvia es muy diferente a esto, ya que S y S6 son sensi!lemente constantes y la presión de poros se incrementa (esto es, la succión disminuye) conforme llueve seg3n Frand, (0/7). El mecanismo correcto de falla sólo puede ser  modelado en el la!oratorio por medio de una prue!a de carga constante en la cual se incrementa la presión de poros desde un factor negativo inicial "asta que ocurre la falla. Iam!ién es posi!le seguir la trayectoria de tensión correcta simplemente disminuyendo la presión de la +celda o cedula, pero esto no simula el mecanismo de falla correcto que ocurre en el campo. El caso más com3n que ocurre en nuestro medio se presenta en las orillas de los grandes ríos de la selva peruana, especialmente en las ri!eras del ío mazonas, la falla de taludes en suelos tropicales su!yacentes se de!e a la acción del movimiento de ascenso y descenso del agua durante la etapa de avenidas y estia>e. Estos ríos discurren formando meandros so!re un suelo !lando de potencia varia!le. Los meandros se desplazan agua a!a>o originando erosión y sedimentación. La continuación de la deformación del meandro aguas arri!a modifica el cauce y origina efectos so!re las ri!eras durante las etapas de vaciante produciendo graves deslizamientos, que consideramos como un fenómeno de vaciamiento rápido que afecta al talud, pues en muy poco tiempo el río !a>a, un promedio de 7 m (*arrillo=ominguez, 00e que fuera instalado en las zonas críticas. Los piezómetros que fueron instalados en la zona del deslizamiento mas reciente (00) en ri!eras del ío mazonas, donde no se practicó ning3n sistema de drena>e profundo ni tratamiento para sostenimiento, desde el inicio sus lecturas mostraron irregularidades con respecto a la disipación delas presiones de poro acumuladas después del descenso del río. Los resultados indican que en los estratos arenosos durante la etapa crítica, las presiones intersticiales medidas en esta zona arro>an un má$imo de "asta  A-a, medido en el periodo 00/000 y un mínimo de 7 A-a medido en el periodo 00o

%ínimo Bactor de .7

&ignificativo

.6

 lto

.

@tra de las preocupaciones del ingeniero geotécnico de carreteras y pistas de aeropuertos apoyadas so!re suelos tropicales, es el dise'o adecuado de sus pavimentos. E$isten muc"os casos "istóricos en los que se "an aplicado condiciones de dise'o inadecuadas o tomadas de especificaciones foráneas e$igidas para casos donde el soporte del suelo de su!rasante es dé!il, sin em!argo estas especificaciones son aplica!les a otras regiones del mundo donde los suelos no son del tipo encontrado en la selva peruana.  menudo estas recomendaciones indican la esta!ilización del suelo con cemento, lo que "a originado, de!ido en algunos casos a un mal dise'o del suelo cemento o a un procedimiento de construcción inadecuado? que la retracción de fragua, la dosificación no uniforme del cemento con el suelo o el espesor insuficiente de la !ase esta!ilizada, "aya originado la formación de grietas que se "a refle>ado en la capa de rodadura, que en muc"os casos era de tipo fle$i!le, agrietándose aprecia!lemente y en muc"os casos alterando el normal funcionamiento de pistas de aterriza>e. Es conveniente tomar en cuenta que cuando un suelo es deforma!le, siempre será mas conveniente colocar !ases y productos tam!ién fle$i!les de manera de lograr un comportamiento eficiente. -or el contrario, si la estructura del pavimento es rígida o semi rígida, apoyada so!re un suelo fle$i!le, pueden esperarse deformaciones que más tarde redundarán en agrietamientos y fracturamientos no sólo de la estructura inferior sino tam!ién de la capa de Página 26

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rodadura correspondiente. En estos casos es muc"o mas recomenda!le utilizar como elemento esta!ilizante la cal, que en nuestra selva e$iste de manera a!undante, con !ancos que pueden ser e$plotados económicamente para lograr un producto de calidad. El principal o!>etivo de la esta!ilización de los suelos saprolíticos con cal es el de incrementar su resistencia y disminuir su sensi!ilidad a los cam!ios volumétricos de!idos a variaciones en el contenido de "umedad del suelo. El conocimiento de los mecanismos responsa!les de las modificaciones que se llevan a ca!o durante la esta!ilización de una arcilla con cal es muy importante. Es indispensa!le por otro lado, la previa determinación de los tipos de minerales arcillosos que se encuentran presentes en el suelo que se pretende esta!ilizar, ya que esto permite adoptar el tratamiento a efectuar y prever el me>oramiento que se puede esperar con la esta!ilización, así como su presencia con el tiempo. =e numerosos estudios realizados para esta!ilizar los suelos tropicales con cal, se esta!lece que las mezclas de suelos saprolíticos con cal presentan sistemáticamente me>ores resistencias que con el suelo laterítico con cal para iguales porcenta>es y tiempos de cura (2imenez,005). En los suelos tropicales mezclados con cal la resistencia aumenta con el tiempo de curado, aumentando más en el suelo saprolítico que en el laterítico. La influencia del porcenta>e de cal en la resistencia es seme>ante tanto en los suelos saprolíticos como Lateríticos. La resistencia de los suelos prácticamente no disminuye como consecuencia del tiempo transcurrido entre la mezcla y su compactación en las primeras  "oras, sin em!argo, el suelo saprolítico sufre cierta disminución de resistencia entre  y 7 "oras. =e la investigación que "emos efectuado con respecto a esta!ilización con cal para algunos suelos saprolíticos de la mazonía peruana que permanentemente presentan contenidos de "umedad natural "asta de 65N a 5N muc"o mayores que el óptimo de compactación, "emos o!tenido algunos resultados de la!oratorio para suelos que presentan portancia tan !a>a como *F de N a JN en promedio. -ara estos suelos se "an empleado diferentes criterios para la selección del contenido óptimo de cal ya que son muy diversos los factores que influyen, destacándose entre otros el contenido de materia orgánica, porcenta>e de minerales arcillosos presentes en el suelo, tipo de cal, Página 27

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porcenta>e de finos, etc. -ara esta!lecer el *F de dise'o de la arcilla de apoyo esta!ilizada con cal, se efectuaron numerosos ensayos, o!teniéndose un aumento en el valor del *F para diferentes tiempos de curado, de acuerdo al desarrollo de la reacción puzolánica en el suelo, esta!leciéndose que con JN a a principalmente, son los 3nicos disponi!les para la construcción de o!ras de ingeniería civil.

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/I/.

RECOMENDACIONES *omo !ien sa!emos que la mazonía -eruana es una región muy singular  en vista de sus ocurrencias geológicas y de clima que crean suelos tropicales "3medos muy difíciles de predecir y mane>ar en la construcción de o!ras de tierra como la -avimentación de carreteras, por lo tanto recomendamos# 

&e realicen todos los estudios y análisis mencionados en este informe para la pavimentación dentro de la -rovincia de Leoncio -rado y en general de toda la &elva del -er3, esto llevara a permitir que más adelante la utilización racional de estos suelos especiales, nos ayude a me>orar la calidad de tra!a>os de o!ras civiles, de>ando de lado especificaciones y recomendaciones foráneas que resultan incompati!les con la realidad y que muc"as veces "an sido utilizadas y aplicadas en proyectos desarrollados en la región amazónica, lo que "a originado fallas y da'os importantes en ellas, con la consiguiente pérdida material y económica,

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