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• Oliver Gutierrez

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CÁTEDRA

: GEOTECNIA

CATEDRÁTICO

: Ing. Pérez Alderete José Luis

INTEGRANTES



ABREGU CHAVEZ José Luis



BALBIN GUERRERO Eder Milenko



PEREZ CALDERON Edward Charles



SOLANO CAMPOS Juan



VARGAS RAMOS Juan Carlos



VELIZ SULCARAY Max Jerry

INTRODUCCION • SE OCUPA DEL ESTUDIO DE LA INTERACCION DE LAS CONSTRUCCIONES CON EL TERRENO.

• APLICAR LOS CONCEPTOS DE LA INFORMACIÓN DE LAS CIENCIAS NATURALES AL COMPORTAMIENTO DEL TERRENO PARA OPTIMIZAR SUS CONDICIONES DE OCUPACIÓN.

DEFINICION estudia el comportamiento de suelos bajo la intervención de cualquier tipo de obra civil.

La geotecnia es el área de la ingeniería civil

Su finalidad es la de proporcionar interacción suelo/obra en lo que se refiere

a estabilidad

viabilidad económica

resistencia (vida útil compatible)

ORIGEN

Su origen se remonta a los primeros usos

suelo

roca

cuando se creó la escritura en la Mesopotamia inmemorial sobre placas de arcilla cosida cuando se construyeron viviendas de tierra en la ciudad más suntuosa de la antigüedad

El hombre de las cavernas enfrentó aquellos materiales de tierra y roca, para generar, con ingenio, estabilidad en sus recintos de oscuridad.

Y en sus ratos de ocio creó figuras en las paredes, con despliegue creativo, luego reconocidas como formas del arte mural

HISTORIA

En la Geotecnia

se contiene la vida en uso de los materiales naturales

en su espectro más amplio y sorpresivo Enfrenta incluso el origen y evolución de los mismos, como en el caso de la manera como se originan las arcillas, en un proceso verdaderamente alucinante

Borges lo dijo: “El pasado es arcilla que el presente/ labra a su antojo. Interminablemente.”

PREGUNTAS 1. ¿Qué es la Geotecnia?

2. ¿Qué es y para qué sirve un informe geotécnico? 3. ¿Quién está capacitado para realizar un estudio geotécnico? 4. ¿Cuál es el proceso para la elaboración de un informe geotécnico? 5. ¿En qué fase del proyecto se realiza el informe geotécnico? 6. ¿En qué lugar se realiza el estudio geotécnico? 7. ¿Por qué recomendar la realización de un estudio geotécnico?

Dentro de la Geología es la parte de esta ciencia que estudia

las características

y propiedades mecánicas

las rocas, los materiales y los suelos sobre los que se han de realizar obras públicas de arquitectura o ingeniería

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

informe geotécnico es el resultado de los trabajos de inspección y caracterización del subsuelo afectado por una obra de ingeniería o arquitectura

motivados por la necesidad de conocer el comportamiento del terreno ante la influencia de la misma

Y que además de comprender los aspectos descriptivos formales del terreno

se completa con ciertas recomendaciones y datos para la realización de la obra en los aspectos en que la misma interactúa con el terreno

En sí, la geotecnia es una línea de conocimiento propio de la ingeniería en la que confluyen múltiples disciplinas: vertientes desde las teóricas de las ciencias

geología, física, e incluso química

a los desarrollos en aplicación de las mismas hidrogeología, diseño de estructuras, cartografía, mecánica de suelos, etc.

un estudio geotécnico debe ser realizado por un técnico o un grupo de técnicos con formación y experiencia en todos aquellos campos de relevancia necesarios para llevar a cabo la investigación

la

A la hora de realizar un estudio geotécnico entran en colisión dos circunstancias claves por un lado la de un investigación subsuelo desconocido en mayor o menor medida

y por otra la propuesta de soluciones establecidas a priori para el desarrollo o la ejecución de una obra

Debido a esto es necesario dimensionar los trabajos a realizar para que obteniendo la información suficiente durante el reconocimiento se optimicen por otra parte los costos de la investigación

Normalmente la realización de un estudio geotécnico tiene lugar en las fases iniciales de cualquier proyecto ya que las conclusiones que se obtengan, habrá que tenerlas en cuenta para la elaboración de los métodos constructivos y el dimensionamiento de las estructuras a realizar En ocasiones estos estudios se realizan durante la ejecución de la obra proyectada

aunque no suele ser lo más habitual

Por otro lado, si son más frecuentes los estudios que se realizan durante la vida útil de la obra, por cambios en el uso de la edificación, o como consecuencia de la aparición de patologías derivadas de causas geológicas.

La parte principal y de la que se consiguen la mayoría de los datos relevantes del informe

se realiza como es lógico, en el propio terren o objeto de estudio

el cuál puede ser desde un pequeño solar para una edificación hasta una gran extensión en la que alojar una gran infraestructura

Otra parte del informe se realiza en los laboratorios de ensayo

por último en las oficinas se realiza la parte de gabinete en la que se harán los cálculos oportunos y se redactará también el informe final

Dos son las razones principales

por un lado está el asegurar la viabilidad del proyecto

Hoy en día es impensable diseñar cualquier estructura sin prever la respuesta de la misma frente a los requerimientos a los que va ser sometida

y por otro el ahorro económico que suele generar este tipo de trabajos

Del mismo modo el terreno sobre el cuál se apoya la mencionada estructura, no es más que otro elemento estructural de la obra, cuya respuesta también requiere ser prevista

Por otra parte si no se conoce el subsuelo donde se va ejecutar la obra, se acostumbra a utilizar márgenes de confianza amplísimos, derivados de la escasez de conocimientos que se tienen del sustrato

.

MECANICA DE SUELOS

MECANICA DE ROCAS

GEOTECNIA

INGENIERIA GEOLOGICA

GEOMECANICA

• En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre.

• Todas las obras de Ingeniería Civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques.

• La mecánica de rocas forma parte de la geomecánica, disciplina relativa a las respuestas mecánicas de todos los materiales geológicos, incluidos los suelos.

• Mecánica de rocas es la ciencia teorica y aplicada al comportamiento mecánico de rocas y de macizos rocosos. Tal como en geología, es la rama de la mecánica concerniente a la respuesta de estos entes litológicos a los campos de fuerza de su ambiente físico.

• La Ingeniería geotécnica es la rama de la Ingeniería Civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, etc.

• La Ingeniería geológica es la rama de la Ingeniería que aborda la resolución de problemas relacionados con la interacción directa e indirecta, del hombre con el medio geológico, entendiendo éste como el soporte de las actividades humanas.

• Geomecánica implica el estudio geológico del comportamiento del suelos y rocas. Son las dos principales disciplinas de la geomecánica mecánica de suelos y mecánica de rocas.

Geotecnia Definición: Aplicación de principios de ingeniería a la ejecución de obras públicas en función de las características de los materiales de la corteza terrestre. La geotecnia es el área de la ingeniería civil que estudia el comportamiento de suelos bajo la intervención de cualquier tipo de obra civil. Su finalidad es la de proporcionar interacción suelo/obra en lo que se refiere a estabilidad, resistencia (vida útil compatible) y viabilidad económica

Ingeniería Civil Ingeniería, según el Acreditation Board for Engineering and Technology de EE.UU., es: “La profesión en la que el conocimiento de las ciencias matemáticas y naturales, adquiridos mediante el estudio, la experiencia y la práctica, se emplea con buen juicio, a fin de desarrollar formas en que se puedan utilizar, de manera económica, los materiales, y las fuerzas de la naturaleza en beneficio de la humanidad”.

Ingeniería Civil Veamos la definición de un ingeniero civil, de otro país como es el caso de Hardy Cross, (EE.UU.): “Ingeniería es el arte de tomar una serie de decisiones importantes, dado un conjunto de datos incompletos e inexactos, con el fin de obtener, para un cierto problema, aquella, de entre las posibles soluciones, que funcione de manera más satisfactoria.”

Importancia de la geotecnia. Para cualquier obra de Ingeniería Civil el conocimiento de la geología es indiscutible, ya que el punto de partida de cualquier proyecto es el terreno, el cual actúa como soporte, como proveedor de materiales para la construcción, como base de almacenamiento de agua y es el que sufre excavaciones; así mismo, durante el diseño y planeación de las obras de Ingeniería Civil se consideran los estudios geotécnicos los cuales tienen como base el conocimiento de la geología y la mecánica de suelos para prevenir, mitigar y controlar riesgos geológicos, lo cual repercute en la seguridad y costo.

Importancia de la geotecnia. Es necesario entender: 1.Los conceptos fundamentales de la geología para la identificación y explotación de los materiales de construcción, agregados para el concreto. 2.Los fenómenos o accidentes que se presentan en la corteza terrestre que dan lugar a los distintos tipos de plegamiento y/o discontinuidades. 3.Los tipos de exploración y herramientas que se utilizan cuando se llevan a cabo los estudios geotécnicos. 4.Los conceptos fundamentales de la hidrología subterránea desde el punto de vista geológico.

Importancia de la geotecnia. Nos ayuda a prepararnos con los conocimientos básicos fundamentales para la resolución de problemas y prevención de riesgos geológicos presentes en el diseño, planeación y mantenimiento de las obras de Ingeniería civil. La mayoría no tenemos un entrenamiento extensivo en cuanto a la identificación de rocas y minerales. Pero por lo menos debemos aprender a identificar las rocas y algunos minerales, además de una mejor comprensión de sus características en ciertas aplicaciones.

Importancia de la geotecnia. No se pretende convertir ingenieros en geólogos, pero puede ayudarnos a realizar distinciones básicas entre los variados tipos de minerales y rocas naturales.

Ayuda a los ingenieros a comprender mejor por qué cierto tipo de minerales y rocas tienen características convenientes o no, como potenciales agregados.

Importancia de la geotecnia. En ingeniero civil se enfrenta a una gran variedad de problemas, en los que el conocimiento de la geología es necesario, entre ellos tenemos: •Conocimiento sistematizados de los materiales.

Importancia de la geotecnia. • Los problemas de cimentación son esencialmente geológico. Los edificios, puentes, presas, y otras construcciones, se establecen sobre algún material natural.

Importancia de la geotecnia. • Las excavaciones y rellenos se pueden planear y dirigir más inteligentemente y realizarse con mayor seguridad.

Importancia de la geotecnia. • El conocimiento de la existencia de aguas subterráneas, y los elementos de la hidrología subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la ingeniería práctica.

Importancia de la geotecnia. • El conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte y sus sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de márgenes y costas los de conservación de suelos y otras actividades.

Importancia de la geotecnia. • La capacidad para leer e interpretar informes geológico, mapas, planos geológicos y topográficos y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas obras.

Planos geológicos

Mapa de Riesgos

Importancia de la geotecnia. • La capacitación para reconocer la naturaleza de los problemas geológicos. Sismos. Deslizamientos.

Importancia de la geotecnia. • Inundaciones. • Huracanes. • Tsunamis.

Importancia de la geotecnia. • Socavación. • Asentamientos de cimentaciones.

Importancia de la geotecnia. • Inestabilidad de taludes.

CLASIFICACIÓN GEOMEÁNICA DE LAS ROCAS Se busca clasificar tipos de comportamiento del macizo rocoso. El mismo tipo de roca puede cambiar de condiciones a lo largo del alineamiento, exigiendo diferentes tipos de soporte de la excavación. Se encarga del estudio teórico y propiedades del macizo rocoso

1. Definición de macizo rocoso. Conjunto formado por la matriz rocosa (roca intacta) + discontinuidades Estudio individualizado de sus propiedades y de su matriz rocosa efecto en obra: (roca intacta) Matriz rocosa: -

Caracterización mineralógica

-

Resistencia y deformabilidad

-

Grado de meteorización

-

Porosidad y permeabilidad primaria

-

….

Discontinuidades: -

Resistencia a tracción

-

Orientación respecto al desarrollo de la obra (por ejemplo excavación de un talud)

-

Densidad de fracturación y permeabilidad secundaria

discontinui dades

2. Deformación del macizo rocoso. 2.1. Comportamiento mecánico de las rocas sometidas a esfuerzos. Esfuerzos tectónicos => deformación de las rocas dando lugar a distintas estructuras a) la magnitud de los esfuerzos b) comportamiento de mecánico de las rocas:

La Tierra: geodinámica externa e interna La Geodinámica es una rama de la Geología, que trata de los agentes o fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de la Tierra. En el planeta Tierra se producen cambios a lo largo del tiempo, tanto en la superficie como en las capas profundas Algunos son rápidos (huracanes, terremotos ...) Otros mucho más lentos (movimientos continentales, orogenias ...)

La Tierra: geodinámica externa e interna Se subdivide en: Geodinámica interna o procesos endógenos que trata de los factores y fuerzas profundas del interior de la Tierra Cambios del interior Fuente de energía: Calor interno terrestre Tiende a acentuar el relieve Teoría de la Tectónica de placas

La Tierra: geodinámica externa e interna Geodinámica externa o procesos exógenos, trata de los factores y fuerzas externas de la Tierra (viento, agua, hielo, etc..), ligada al clima y a la interacción de éste sobre la superficie o capas más externas. Cambios del exterior Fuente de energía: Radiación solar que se transforma en movimiento de fluidos Tiende a nivelar el relieve

• Un mineral es un conjunto de elementos químicos. • Los nombres de los minerales dependen de su fórmula y de su estructura atómica. • Roca es un conjunto de minerales. • El nombre de la roca depende de su génesis y del contenido en minerales.

• Las rocas son agregados naturales de minerales formados bajo un mismo proceso. Están formadas por uno o más minerales, en distintas proporciones. • En la litosfera se pueden distinguir 3 tipos de rocas, las cuales se diferencian de acuerdo a los procesos de formación en:

ESTRATIGRAFIA Es una rama de las ciencias geológicas a la que concierne la descripción, organización y la clasificación de las Rocas Sedimentarias (o volcánicas) estratificadas (dispuestas naturalmente en capas o estratos). Se ocupa del estudio de las posiciones de las rocas en el tiempo y en el espacio, así como de sus correlaciones entre lugares diferentes, utilizando métodos litológicos, biológicos, cronológicos y sedimentológicos.

Introducción.

Que es la cristalografía? La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas.

Que es un Cristal? Cristal: Un cristal debe ser definido como un compuesto solidó de átomos, dispuestos en un patrón periódico en tres dimensiones.

No todos los sólidos son cristalinos, algunos son amorfos como el vidrio, y no tienen ningún arreglo regular de átomos.

LA CRISTALOGRAFIA LA CRISTALIZACIÓN Es el proceso por el cual los elementos de una sustancia, previamente separada dos se reúnen, sometidos únicamente a sus atracciones mutuas, dando origen a los cristales.

PETROLOGIA La petrología es la parte de la geología que estudia las rocas desde el punto de vista: a) Composición. b) Modo de ocurrencia.. c) Distribución en la corteza terrestre d) Clasificación e) Origen de las mismas f) Relación de los procesos. g) Historia Geológica.

Petrologia ignea

CARACTERISTICAS Y OBJETIVOS:

Proporciona una evaluación geomecanica del macizo rocoso. Estimación de la calidad del macizo rocoso. Define las necesidades de sostenimientos.

Se basa en la recuperación modificada de un testigo Depende indirectamente del numero de fracturas y del grado de la alteración del macizo rocoso.  Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores de 100mm de longitud  El diámetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4mm y tiene que ser perforado con un doble tubo de extraccion del testigo.

1.- Desarrollado por Bieniawski, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos 2.- El parámetro que define la clasificación es el denominado índice RMR( ROCK MASS RATING ), que indica la calidad del macizo rocoso a partir de los siguentes parametros: Resistencia a la compresión simple de la matriz rocosa. Espaciado de las discontinuidades. Condiciones de las discontinuidades 3.-Presencia del Agua

RESISTENCIA DE LA ROCA SANA.

El índice SMR para la clasificación de taludes se obtiene del índice RMR básico, restando un “factor de ajuste” que es función de la orientación de las discontinuidades (y producto de tres subfactores) y sumando un “factor de excavación” que depende del método utilizado.

SMR = RMR básico + (F1 x F2 x F3) + F4

RMR se calcula de acuerdo con los coeficientes de Bieniawaski, como la suma de las valoraciones correspondientes a 5 parámetros: Resistencia a compresión simple de la matriz rocosa, RQD, Separación de las discontinuidades, Condición de las discontinuidades, Flujo de agua en las discontinuidades.

Desarrollado por Barton en 1974, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite establecer sistemas de sostenimientos para túneles y cavernas. El sistema Q esta basado en al evaluación numérica de seis parámetros que definen el índice Q. Este índice viene dado por la siguiente expression.

RQD: INDICE DE CALIDAD DE LA ROCA. Jn: NUMERO DE FAMILIAS. Jr: COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA. Ja: COEFICIENTE DE ALTERACIÓN DE LA JUNTA. Jw: COEFICIENTE REDUCTOR POR LA PRESENCIA DE AGUA. SRF: FACTOR REDUCTOR POR TENSIONES EN EL MACISO ROCOSO.

1ER

DESCRIPCIÓN DE LA CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO

MUY POBRE

PARÁMETRO: R.Q.D.

RQD

0-25

POBRE

25-50

MEDIO

50-75

BUENO

75-90

MUY BUENO

OBSERVACIONES.

90-100

PARA R.Q.D < 10 SE PUEDE TOMAR R.Q.D.= 10 EN LA ECUACIÓN DE Q.

2DO PARÁMETRO: ÍNDICE DE DIACLASADO Jn. DESCRIPCIÓN||

Jn

ROCA MASIVA

0.5-1 2

UNA FAMILIA DE DIACLASAS. UNA FAMILIA DE DIACLASAS Y ALGUNAS DIACLASAS OCASIONALES. DOS FAMILIAS DE DIACLASAS.

3 4

DOS FAMILIAS DE DIACLASAS Y ALGUNAS DIACLASAS OCASIONALES

6

TRES FAMILIAS.

9

TRES FAMILIAS DE DIACLASAS Y ALGUNAS DIACLASAS OCASIONALES.

12

CUATRO O MÁS FAMILIAS DE DIACLASAS, ROCA MUY FRACTURADA.

15

ROCA TRITURADA TERROSA.

20

EN BOQUILLAS, SE UTILIZA 2 JUN Y EN TÚNELES 3 JUN

3ER PARÁMETRO: ÍNDICE DE RUGOSIDAD Jr. ESTA TABLA ESTA BASADA POR LA RELACIÓN O EL CONTACTO ENTRE LAS 2 CARAS DE LA JUNTA.  CONTACTO ENTRE LAS 2 CARAS DE LAS DIACLASAS CON POCO DESPLAZAMIENTO LATERAL DE MENOS DE 10 CM.

Jr

      

4 3 2 1.5 1.5 1 0.5

JUNTAS DISCONTINUAS. JUNTAS RUGOSA O IRREGULAR ONDULADA. SUAVE ONDULADA. ESPEJO DE FALLA, ONDULADA, RUGOSA O IRREGULAR, PLANA. SUAVE PLANA. ESPEJO DE FALLA, PLANO.

 NO EXISTE CONTACTO ENTRE LAS 2 CARAS DE LAS DIACLASASCUANDO AMBAS SE DESPLAZAN LATERALMENTE.  ZONA

DE

CONTENIDO DE

MINERALES

ARCILLOSOS.

Jr

4TO PARÁMETRO: COEFICIENTE REDUCTOR POR LA PRESENCIA DE AGUA Jw. Jw

PRESIÓN DEL AGUA KG/CM2

1

10

-

FLUENCIA O PRESIÓN DE AGUAS EXCEPCIONALMENTE ALTAS Y CONTINÚAS, SIN DISMINUCIÓN.

0.05-.01*

>10

LOS VALORES PRESENTADOS CON EL SIGNO * SON SOLO VALORES ESTIMADOS. SI SE INSTALAN ELEMENTOS DE DRENAJE, HAY QUE AUMENTAR JW

5TO PARÁMETRO: ÍNDICE DE ALTERACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES Ja.

6TO PARÁMETRO: CONDICIONES TENSIONALES S.R.F

CLASIFICACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS DE TERZAGHI (1946) DESCRIPCIÓN DEL MACIZO ROCOSO, CATEGORÍAS (PARA C/U SE DETERMINA LA CARGA DE MACIZO A TOMAR POR EL REVESTIMIENTO DEL TÚNEL):  ROCA INTACTA. SIN DIACLASAS, ROTURA POR ROCA INTACTA, “DESCASCARAMIENTO” LUEGO DE LAS VOLADURAS.  ESTRATIFICADA. ESTRATO CON BAJA RESISTENCIA EN LOS LÍMITES.  MODERADAMENTE FISURADA. LOS “BLOQUES” ENTRE DIACLASAS INTERTRABADOS. NO REQUIERE SOSTENIMIENTO LATERAL.  FRAGMENTADA Y FISURADA. BLOQUES MAL INTERTRABADOS. SOSTENIMINENTO EN PAREDES.  TRITURADA. FRAGMENTOS PEQUEÑOS, TAMAÑO DE ARENA.  DESCOMPUESTA. PORCENTAJE ALTO DE PARTÍCULAS ARCILLOSAS.  ROCA CON HINCHAMIENTO. MINERALES ARCILLOSOS (MONTMORILLONITA) CON CAPACIDAD DE HINCHAMIENTO.