geomecánica - unal.edu.co · 2021. 4. 28. · 1geomecánica por: gonzalo duque-escobar y carlos...
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Geomecaacutenica
Por Gonzalo Duque-Escobar y Carlos Enrique Escobar P
Manizales 2016
CONTENIDO
Presentacioacuten
1 Origen formacioacuten y
constitucioacuten del Suelo
Fiacutesico-quiacutemica de las
arcillas Pg 4
2 Relaciones de volumen y
peso para Suelos Pg 26
3 Estructura del suelo y
granulometriacutea Pg 50
4 Plasticidad de los Suelos
Pg 75
5 Clasificacioacuten e
identificacioacuten de los Suelos
Pg 92
6 Capilaridad Propiedades
hidraacuteulicas de los suelos
Pg 113
7 Redes de flujo Pg 138
8 Consolidacioacuten de suelos
Pg 164
9 Esfuerzos en el suelo Pg
188
10 Teoriacutea del ciacuterculo de
Mohr PG 244
11 Ensayos de corte y
triaxial en suelos Pg 278
12 Compactacioacuten de
suelos Pg 302
13 Auscultacioacuten de suelos
Pg 314
14 Coberturas vegetales
Pg
Tablas Valores tiacutepicos y
Caracteriacutesticas de los
materiales teacuterreos Pg 340
Fuentes Bibliograacuteficas y de
Consulta Pg 433
Universidad Nacional de
Colombia
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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GEOMECAacuteNICA
PRESENTACIOacuteN
Geomecaacutenica para el Curso de Mecaacutenica de Suelos I del programa de Ingenieriacutea Civil que se dicta en la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales con una intensidad de 5 horassemana (4h teoacutericas 1h-laboratorio) durante 16 semanas
Contiene ademaacutes de un compendio teoacuterico y bibliograacutefico para cada moacutedulo y de cuadros o tablas
con informacioacuten geoteacutecnica sobre propiedades y caracteriacutesticas de los materiales teacuterreos de utilidad para los trabajos de laboratorios anaacutelisis de resultados y toma de decisiones y ejercicios resueltos y propuestos de soporte para el aprendizaje y para la Evaluacioacuten del curso
El contenido ofrecido no entra a los temarios de las asignaturas de Suelos II de Geotecnia vial y de Pavimentos asiacute trate someramente algunos fundamentos fundamentales para dichas materias dado que ellas tienen este curso como soporte Igualmente esta asignatura se soporta en el curso de Geologiacutea cuyo enlace se ofrece en cada capiacutetulo al lado de otras fuentes de complemento que pueden ser consultadas del mismo modo
Desde la oacuteptica de la geotecnia en el contexto del troacutepico andino donde nuestros joacutevenes suelos
geodiversos y fundamentalmente residuales heredan las discontinuidades de macizos rocosos afectados por vulcanismo y tectonismo se incorporan dos desafiacuteos primero la precariedad del desarrollo de la Mecaacutenica de los suelos para nuestro medio ecosisteacutemico como ciencia aplicada que
surge en otro escenario predecible con estructuras relictas de unos suelos transportados maacutes homogeacuteneos como lo son los de las latitudes altas donde nace esta ciencia aplicada y segundo el de la mayor incertidumbre de las obras subterraacuteneas como tuacuteneles y cimentaciones de grandes terraplenes respecto a las estructuras fundamentalmente tecnoloacutegicas
Sabemos que mientras la incertidumbre de las estructuras metaacutelicas y de concreto puede alcanzar valores del 4 al 6 en los macizos rocosos poco disturbados la incertidumbre de las estructuras subterraacuteneas es del orden del 30 No obstante en nuestro medio tropical andino donde ademaacutes de la alteracioacuten tectoacutenica suelen aparecer suelos especiales susceptibles de alteracioacuten acelerada la cuantiacutea podriacutea llegar al 50 De ahiacute la importancia del meacutetodo observacional implementado en la geoteacutecnia por Terzaghi (1945) y que formaliza con Peck (1948) dada su utilidad para el desarrollo de esta clase de obras en la ingenieriacutea del terreno
Finalmente TXHUHPRVUHFRUGDUTXHHVWHWH[WRGHHRPHFiQLFDVHIXQGDPHQWDHQHOOLEURsup30HFiQLFD
GHORVVXHORVacuteXWLOL]DGRHQQXHVWURVFXUVRVGHOD8QLYHUVLGDG1DFLRQDOGHampRORPELDSee more at httpsrepositoriounaleducohandleunal3375
Atentamente GDE y CEE
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CONTENIDO
CAPIacuteTULOS DESCRIPCIOacuteN
LECTURAS
Index Presentacioacuten Contenido sumario y fuentes baacutesicas de consulta
1 Origen formacioacuten y constitucioacuten del Suelo Fiacutesico quiacutemica de las arcillas
Vulnerabilidad de las laderas de Manizales
2 Relaciones de volumen y peso para Suelos Huracanes y terremotos acechan
3 Estructura del suelo y granulometriacutea Gobernanza forestal para la ecorregioacuten andina
4 Plasticidad de los Suelos El Cuidado de la Casa Comuacuten Agua y Clima
5 Clasificacioacuten e identificacioacuten de los Suelos Crisis y opciones en el Riacuteo Grande de Colombia
6 Capilaridad Propiedades hidraacuteulicas de los
suelos
Manizales un diaacutelogo con su territorio
7 Redes de flujo Caldas en la biorregioacuten cafetera
8 Consolidacioacuten de suelos El volcaacuten y el desastre de Armero
9 Esfuerzos en el suelo El territorio caldense iquestun constructo cultural
10 Teoriacutea del ciacuterculo de Mohr La economiacutea en la era del conocimiento
11 Ensayos de corte y triaxial en suelos Economiacutea colombiana crisis y retos
12 Compactacioacuten de suelos Clima las heladas en Colombia
13 Auscultacioacuten de suelos Colombia Intermodal Hidroviacuteas y Trenes
14 Coberturas vegetales iquestQueacute hacer con la viacutea al Llano
Tablas Valores tiacutepicos y Caracteriacutesticas de los
materiales teacuterreos
Tuacutenel Manizales
Bibliografiacutea Fuentes baacutesicas y complementarias
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CAPIacuteTULO 1
GEOMECAacuteNICA PARA INGENIEROS
Por Gonzalo Duque Escobar IC Especialista en Geotecnia
Carlos Enrique Escobar Potes
IC Msc Haacutebitat 11 Introduccioacuten
El suelo es el material de construccioacuten maacutes abundante dentro de las praacutecticas de la ingenieriacutea Civil
y constituye el soporte de las estructuras como edificaciones viacuteas puentes canales torres entre otros ademaacutes se utiliza como el material de terraplenes viales muros de tierra reforzada con geotextil diques rellenos de adecuacioacuten de terrenos en relieves pendientes para aacutereas urbanas Los suelos conforman los taludes de corte y de terraplenes viales y son estructuras que cumplen funciones diversas en los proyectos son los elementos a estabilizar cuando se trata de taludes y a la vez brindan estabilidad a los demaacutes elementos que hacen parte de un tratamiento de pendientes como los canales las bermas las estructuras y la vegetacioacuten que protege el suelo
De ahiacute la necesidad de estudiar los suelos desde las diferentes oacutepticas y necesidades dentro de las praacutecticas de la Ingenieriacutea Civil La estabilidad volumeacutetrica de un suelo donde no se admiten deformaciones altas la estabilidad de los taludes y de las estructuras que hacen parte de la cimentacioacuten de una estructura la saturacioacuten de los suelos y sus consecuencias en la inestabilidad de taludes la estabilidad del suelo frente a procesos de erosioacuten hiacutedrica o sus cambios de volumen y resistencia cuando se deshidrata son algunos de los comportamientos que se deben estudiar en la mecaacutenica de suelos para dar respuesta a problemas frecuentes vinculados con los materiales teacuterreos
La Mecaacutenica de Suelos brinda las herramientas que permiten la solucioacuten a muchos problemas de
la ingenieriacutea de suelos el origen y la formacioacuten del suelo es el primer anaacutelisis para sectorizar o inferir sobre la presencia de formaciones litoloacutegicas diferentes de comportamientos diversos la relacioacuten de fases permite conocer los pesos y voluacutemenes de los suelos y sus variaciones cuando cambia su humedad la clasificacioacuten de los suelos se soporta en los laboratorios de granulometriacutea y plasticidad donde se identifican las propiedades de los suelos granulares dependiendo de la cantidad y frecuencia de los tamantildeos de los granos que conforman el suelo o las cualidades de los suelos finos por la plasticidad que exponen sus partiacuteculas finas
El suelo y el agua tienen viacutenculos muy estrechos y tanto la ausencia de agua dentro de la estructura del suelo cuando eacuteste se seca o el exceso hasta la saturacioacuten ejercen control sobre su peso alteran
Figura 11 Talud inestable por deslizamientos superficiales y erosioacuten en surcos Los ciclos de secado hasta la deshidratacioacuten y la saturacioacuten modifican las propiedades del suelo hacieacutendolo susceptible a la inestabilidad por deslizamiento y erosioacuten El follaje de la vegetacioacuten no brinda la proteccioacuten al suelo (Carlos E Escobar P)
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la resistencia de ese suelo y cambia su volumen ademaacutes de la respuesta del suelo fino saturado por la aplicacioacuten de cargas estaacuteticas cuando se induce el flujo del agua libre se deforma y sufre asentamiento la estructura apoyada en eacutel
El suelo debe ser un elemento funcional en los proyectos de ingenieriacutea cuando conforma taludes de corte y de terraplenes y su funcionalidad se vincula con la conservacioacuten de la humedad y de la plasticidad para soportar la vegetacioacuten que lo protege y conservar sus cualidades que permiten la estabilidad del talud El talud de la figura 11 es inestable por causa de los ciclos de secado y saturacioacuten que sufre el suelo cuando pierde humedad hasta la deshidratacioacuten por el calor del sol y el viento y sufre la saturacioacuten por lluvias
La magnitud de los esfuerzos en masas de suelo por la presencia de esfuerzos externos
y el anaacutelisis de la magnitud y direccioacuten de los esfuerzos o los esfuerzos maacuteximos y miacutenimos en una masa de suelo son de vital importancia para el anaacutelisis de la respuesta de las estructuras subterraacuteneas como redes de alcantarillado alcantarillas en viacuteas tuacuteneles o de las estructuras de contencioacuten
Todas las praacutecticas de la mecaacutenica de suelos se soportan en campantildeas de prospeccioacuten de los suelos y en el laboratorio para identificar y caracterizar los materiales que integran las aacutereas de los proyectos de ingenieriacutea De ahiacute la necesidad de tener claridad sobre el alcance y el objetivo de los trabajos de campo y de laboratorio para lograr los registros y paraacutemetros que permitan resultados exitosos Por uacuteltimo la instrumentacioacuten de los suelos es cada vez maacutes vital necesaria y frecuente dentro de las praacutecticas de la ingenieriacutea La medicioacuten de variables como la deformacioacuten del suelo los cambios de las presiones totales la presioacuten de poro o la respuesta frente a perturbaciones dinaacutemicas son necesarias cuando se construyen estructuras grandes y complejas
El presente texto de mecaacutenica de suelos es un instrumento que se brinda las herramientas baacutesicas necesarias para abordar con eacutexito el anaacutelisis y las soluciones vinculadas con el manejo de los suelos en la praacutectica de la ingenieriacutea civil y afines
Terzaghi dice La mecaacutenica de suelos es la aplicacioacuten de las leyes de la mecaacutenica y la hidraacuteulica a los problemas de ingenieriacutea que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partiacuteculas soacutelidas producidas por la desintegracioacuten mecaacutenica o la descomposicioacuten quiacutemica de la roca independiente que tengan o no materia orgaacutenica
La mecaacutenica de suelos incluye
Figura 12 La cimentacioacuten del muro de contencioacuten a media ladera estaacute atendida por la cimentacioacuten superficial y pilotes que transmiten las cargas a mayor profundidad independizando la estabilidad del muro de la estabilidad del talud (Carlos E Escobar P)
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a Teoriacutea sobre el comportamiento de los suelos sujetos a cargas basada en simplificaciones necesarias dado el estado actual de la teoriacutea
b Investigacioacuten de las propiedades fiacutesicas de los suelos
c Aplicacioacuten del conocimiento teoacuterico y empiacuterico de los problemas praacutecticos
Los meacutetodos de investigacioacuten de laboratorio figuran en la rutina de la mecaacutenica de suelos
En los suelos se tiene no solo los problemas que se presentan en el acero y concreto (moacutedulo de elasticidad y resistencia a la rotura) exagerados por la mayor complejidad del material sino otros como su tremenda variabilidad donde los procesos naturales formadores de suelos estaacuten por fuera del control del ingeniero En la mecaacutenica de suelos es importante el tratamiento de las muestras (inalteradas plusmn alteradas) La mecaacutenica de suelos desarrolloacute los sistemas de clasificacioacuten de suelos donde se
caracteriza el suelo a partir de propiedades como color olor textura distribucioacuten de tamantildeos plasticidad (A Casagrande) El muestreo la clasificacioacuten y la obtencioacuten de los paraacutemetros mecaacutenicos de los suelos son requisitos indispensables para la aplicacioacuten de la mecaacutenica de suelos a los problemas de disentildeo
12 Problemas planteados por el terreno en la ingenieriacutea civil
En su trabajo praacutectico el ingeniero civil atiende problemas diversos y complejos planteados por el suelo Praacutecticamente todas las estructuras de ingenieriacutea civil como edificios puentes carreteras tuacuteneles muros torres canales o presas deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella Para que una estructura se comporte satisfactoriamente debe estar dotada de una cimentacioacuten adecuada cuando el terreno firme estaacute proacuteximo a la superficie una forma comuacuten de transmitir las cargas de la estructura al terreno es mediante zapatas Un sistema de zapatas se denomina cimentacioacuten superficial cuando el terreno firme no estaacute proacuteximo a la superficie un sistema habitual para transmitir el peso de la estructura al terreno firme es mediante pilotes
El suelo es el material de construccioacuten maacutes abundante del mundo y en muchas zonas constituye de hecho el uacutenico material disponible Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construccioacuten debe seleccionar el tipo de suelo adecuado el meacutetodo de colocacioacuten y debe controlar su colocacioacuten en obra Ejemplos de suelo como material de construccioacuten son las presas de tierra los terraplenes como el presentado en la figura 13 y los rellenos para la adecuacioacuten de viacuteas
Otro problema comuacuten ocurre cuando la superficie del terreno es inclinada y existe una componente del peso que tiende a generar el deslizamiento del suelo Si a lo largo de un plano potencial de
deslizamiento los esfuerzos debido al propio peso del talud o cualquier otra causa (como las aguas freaacuteticas el peso de una estructura o un sismo) superan la resistencia disponible del suelo se produce el deslizamiento del terreno
Figura 13 La construccioacuten de estructuras en tierra incluye la disposicioacuten y compactacioacuten del suelo el control de la humedad el drenaje del suelo y la conformacioacuten del talud estable (Carlos E Escobar P)
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Las otras estructuras ligadas a la mecaacutenica de suelos son aquellas construidas bajo la superficie del terreno como las alcantarillas y los tuacuteneles entre otros y soportan las fuerzas que ejerce el suelo en contacto con la misma
Las estructuras de contencioacuten son otro problema a resolver con el apoyo de la mecaacutenica de suelos las maacutes comunes son los muros las tablestacas las pantallas ancladas y los muros en tierra reforzada
13 Historia de la mecaacutenica de suelos
La historia de la Mecaacutenica de Suelos como la de otras ramas de la ingenieriacutea muestra que su estado
del arte se ha construido sobre la necesidad de plantear soluciones a los retos socioambientales del haacutebitat con nuevas estructuras como viacuteas muros canales edificaciones y otras obras
Si para el efecto la recopilacioacuten revisioacuten y anaacutelisis de las experiencias que fueron contribuyendo al a la consolidacioacuten de la ingenieriacutea como una disciplina aplicada tambieacuten el desarrollo de nuevas tecnologiacuteas y teacutecnicas asociadas a procesos ingenieriles y a materiales de construccioacuten resultaros ser fundamentales Hoy maacutes que nunca los procedimientos y teacutecnicas de construccioacuten cuentan con herramientas de anaacutelisis y caacutelculo complementarias a los necesarios modelos fiacutesicos a escala que siempre son de caraacutecter fundamental como lo son los modelos digitales un valioso soporte de la vida moderna
Para ilustrar el difiacutecil periplo de la ingenieriacutea a lo largo de su historia veamos
En la dinastiacutea Chou 1000 A C se dan recomendaciones para construir los caminos y puentes El siglo XVII trae las primeras contribuciones literarias sobre ingenieriacutea de suelos y el siglo XVIII marca el comienzo de la Ingenieriacutea Civil cuando la ciencia se toma como fundamento del disentildeo estructural
Figura 14 Talud conformado por suelo natural relleno Los colores que exhiben los suelos reflejan su origen unos son el resultado de la descomposicioacuten de la roca otros son depoacutesitos de caiacuteda de piroclaacutestos y los maacutes superficiales son rellenos antroacutepicos (Carlos E Escobar P)
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Vauban 1687 ingeniero militar franceacutes formula reglas y foacutermulas empiacutericas para construccioacuten de muros de contencioacuten
Bullet 1691 (franceacutes) presenta la primera teoriacutea sobre empuje de tierras y a ella contribuyen los franceses Couplet (1726) Coulomb (1773) Rondelet (1802) Navier (1839) Poncelet (1840) y Collin (1846) Maacutes adelante el escoceacutes Rankine (1857) y el suizo Culman (1866)
En 1773 Coulomb (franceacutes) relaciona la resistencia al corte con la cohesioacuten y friccioacuten del suelo En 1857 Rankine (Escoceacutes) presenta su teoriacutea del empuje de tierras En 1856 se presenta la Ley de DUF)UDQFLDODsup3HGH6WRNHVacuteQJODWHUUDUHODFLRQDGDVFRQODSHUPHDELOLGDGGHOVXHORODvelocidad de caiacuteda de partiacuteculas soacutelidas en fluidos
Culman (1866) aplica graacuteficamente la teoriacutea de Coulomb a muros de contencioacuten En 1871 Mohr (Berliacuten) desarrolla el caacutelculo de esfuerzos (una representacioacuten graacutefica) en un punto del suelo dado
1873 Bauman (Chicago) afirma que el aacuterea de la zapata depende de la carga de la columna y recomienda valores de carga en arcillas
En 1885 Boussinesg (Francia) presenta su teoriacutea de distribucioacuten de esfuerzos y deformaciones por cargas estructurales sobre el terreno
En 1890 Hazen (USA) mide propiedades de arenas y gravas para filtros
En 1906 Strahan (USA) estudia la granulometriacutea para mezclas en viacutea
En 1906 Muumller experimenta modelos de muros de contencioacuten en Alemania
En 1908 Warston (USA) investiga las cargas en tuberiacuteas enterradas
En 1911 Atterberg (Suecia) establece los liacutemites de Atterberg para suelos finos
En 1913 Fellenius (Suecia) desarrolla meacutetodos de muestreo y ensayos para conocer la resistencia
al corte de los suelos y otras propiedades Ademaacutes desarrolla el meacutetodo sueco del ciacuterculo para calcular la falla en suelos cohesivos
En 1925 Terzagui presenta en Viena el tratado ERDBAUMECHANIK que hace de la Mecaacutenica de Suelos una rama autoacutenoma de la Ingenieriacutea El cientiacutefico de Praga Karl Terzagui es el padre de la Mecaacutenica de Suelos
Y para el caso local si bien la Universidad Nacional de Colombia que nace en 1867 abraza el Colegio Militar una institucioacuten puacuteblica creada en 1961 por el general Tomaacutes Cipriano de Mosquera para formar los oficiales del Estado Mayor e Ingenieros Civiles en la Sede de Manizales donde la entonces Facultad de Ingenieriacutea se crea en 1948 como primer programa acadeacutemico de la Universidad Popular creada en 1943 tras un antildeo de labores orientadas hacia la ingenieriacutea mecaacutenica surge el programa de Ingenieriacutea Civil en el que hacia 1952 se dicta por primera vez el curso de Mecaacutenica de Suelos por el Ingeniero Civil Julio Robledo Isaza
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14 Origen formacioacuten y constitucioacuten del suelo
El ingeniero de suelos debe conocer el contexto geoloacutegico del suelo las condiciones agroloacutegicas de las unidades el clima de la regioacuten y el relieve Sin ese entendimiento su trabajo estaraacute lleno de incertidumbres que pueden traducirse en peacuterdidas de oportunidades al desconocer las propiedades inherentes al material y sobretodo al no incorporar los elementos de riesgo para el disentildeo por omitir circunstancias fundamentales intriacutensecas y ambientales
141 Generalidades
Suelo en Ingenieriacutea Civil son los sedimentos no consolidados de partiacuteculas soacutelidas fruto de la alteracioacuten de las rocas o los suelos transportados por agentes como el agua el hielo o el viento con la contribucioacuten de la gravedad como fuerza direccional selectiva y que puede tener o no materia orgaacutenica El suelo es un cuerpo natural heterogeacuteneo
La mecaacutenica de suelos es la aplicacioacuten de la mecaacutenica y la hidraacuteulica a los problemas geoteacutecnicos Ella estudia las propiedades el comportamiento y la utilizacioacuten del suelo como material estructural de tal modo que las deformaciones y resistencia del suelo ofrezcan seguridad durabilidad y estabilidad a las estructuras
D HVWUXFWXUD GHO VXHOR SXHGH VHU QDWXUDO OD GHO VXHOR sup3LQ ViWXacute FRPR XQ WDOXG R HO VXHOR GHcimentacioacuten o artificial (suelo como material de construccioacuten) como un terrapleacuten o un relleno
Figura 15 Perfil del suelo residual (en geotecnia) El perfil geoteacutecnico de describe con seis horizontes del I en la base al VI en la superficie pudiendo en ocasiones estar el perfil incompleto por faltar en el alguacuten horizonte
MECAacuteNICA DE
SUELOS
MECAacuteNICA DE
GRANOS
GRUESOS
MECAacuteNICA DE
ROCAS
VI Suelo con
humus
Faacutebrica textural heredada Zona de
lixiviacioacuten susceptible a la erosioacuten V Suelo sin
humus
IV Completamente
descompuesto
Faacutebrica textural y estructural Zona de
acumulacioacuten Inicia el control estructural III Altamente
descompuesto
II
Parcialmente
descompuesto
Faacutebrica estructural heredada
Falla planar en cuntildea o por caiacuteda
I
Roca sana
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142 Etapas y procesos en la formacioacuten del suelo (I) y de las arcillas (II)
Los suelos se forman a partir de la alteracioacuten de la roca Esta inicia con la alteracioacuten mecaacutenica cuando la tectoacutenica induce esfuerzos que deforma y fracciona la roca y la descarga por erosioacuten disminuye las presiones y permite el relajamiento y la ampliacioacuten de las discontinuidades a traveacutes de los planos estructurales de esta La roca fracturada y relajada es maacutes permeable permite la circulacioacuten de flujos y obra la meteorizacioacuten capaz de transformar los minerales de la roca que estaacuten en contacto con el agua
Figura 16 Etapas y procesos en la formacioacuten del suelo
143 Factores de Formacioacuten y Evolucioacuten del Suelo (FFES)
Los factores que intervienen en la formacioacuten y evolucioacuten del suelo son cinco
El Material Parental cuando la roca o los suelos son permeables permiten el acceso y la circulacioacuten de liacutequidos (agua) y gases (aire) que reaccionan con los minerales constituyentes de la roca madre
El Tiempo Las deformaciones que sufre la roca y el suelo la circulacioacuten de los liacutequidos y gases a traveacutes de la estructura y las reacciones quiacutemicas requieren tiempo unos minerales sufren alteracioacuten maacutes raacutepido que otros de ahiacute que la alteracioacuten del suelo es heterogeacutenea y por eso los perfiles cambian
con gran frecuencia
El relieve Las pendientes el patroacuten del drenaje la orientacioacuten de la ladera y las barreras topograacuteficas son el resultado de la combinacioacuten de la actividad tectoacutenica y volcaacutenica que forman el relieve y los procesos denudativos modelan el paisaje Tanto la erosioacuten del suelo como la acumulacioacuten estaacuten muy ligados al relieve y eacuteste ejercer control sobre los espesores del suelo en las aacutereas planas los suelos presentan mayor espesor que en las pendientes donde se erosionan
Los Formadores Bioloacutegicos la meteorizacioacuten vinculada con los formadores bioloacutegicos o sup3PHWHRUL]DFLyQHGDIRTXtPLFDacuteHVDTXHOODYLnculada con la actividad fisioloacutegica de la flora y fauna soportada en las reacciones quiacutemicas donde el agua es fundamental para los procesos y en ella se
Meteorizacioacuten
Quimica Agua
Seres
Vivos
Roca MadreDerrubios
Minerrales Suelo
Alteracioacuten
MecaacutenicaAire
Materia
Orgaacutenica
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originan aacutecidos orgaacutenicos y gases que reaccionan con el suelo y la descomposicioacuten de la materia orgaacutenica contribuyen a la formacioacuten del suelo
El Clima la temperatura las precipitaciones la humedad relativa el balance hiacutedrico determinan la intensidad de la accioacuten y velocidad de procesos de meteorizacioacuten formadores de los suelos En zonas de lluvias abundantes y temperaturas altas se dan las condiciones para la generacioacuten se suelos en zonas aacuteridas hay poca disponibilidad de agua reacciones quiacutemicas maacutes lentas y cambios bruscos de temperaturas que estimulan la formacioacuten de suelos granulares sobre los suelos arcillosos En las aacutereas donde los suelos estaacuten desprovistos de vegetacioacuten se presentan los ciclos de secado-humectacioacuten severos que hacen perder algunas propiedades del suelo su funcionalidad y estabilidad como estructura dentro de la ingenieriacutea
Figura 17 Etapas y factores de formacioacuten de las arcillas
Cuarzo y micas Siacutelice en solucioacuten
Carbonatos (KNaCa) Calcita (Ca)
Carbonatos (FeMg) Limonita hermatita
Clima tropical drenado CAOLINITA (Estable)
Clima seco y frio ILITA (Poco estable)
MONTMORILLONITA (Inestable)Clima Seco o huacutemedo
mal drenado
+Silicatos +
Aacutecidos
MINERALES DE
ARCILLA=
FFES
Suelo residual
1
2
3
4
TalusColuvioacuten
Aluvioacuten
Suelos transportados
1 Ladera convexa
2 Ladera rectilinea
3 Ladera coacutencava4 Planicie aluvial
Figura 18 Distintos tipos de formaciones de suelo
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144 Los Depoacutesitos
Los depoacutesitos de tierra son las formaciones de suelos transportados (formaciones superficiales) por la accioacuten de agentes como el agua el hielo el viento y el hombre con contribucioacuten de la gravedad Se clasifican seguacuten el agente el lugar y la estructura
El ingeniero de suelos debe reconocer y advertir las propiedades ingenieriles de los depoacutesitos y diferenciarlas de aquellas exhibidas por los suelos residuales La densidad la compresibilidad la resistencia la permeabilidad y la plasticidad son unas de muchas propiedades de los suelos que permiten los disentildeos y la atencioacuten de problemas en forma oportuna para atender los problemas que se generan en un suelo de depoacutesito y son diferentes a los generados en una formacioacuten con otra geacutenesis
Por el agente los materiales que son movilizados transportados y depositados por un agente adquieren ciertas propiedades particulares los depoacutesitos coluviales son transportados ladera abajo por la accioacuten de la gravedad estos depoacutesitos alcanzan humedades altas y su textura y estructura estaacute gobernada por las fuerzas de la gravedad Los depoacutesitos eoacutelicos son transportados por el viento en el transporte y depoacutesito se presenta una seleccioacuten por tamantildeos y densidades y ocurre el depoacutesito de partiacuteculas secas de diaacutemetros y densidades similares conformando depoacutesitos de baja densidad Los depoacutesitos aluviales son formados a partir del transporte de partiacuteculas por la accioacuten del agua y su sedimentacioacuten Las caracteriacutesticas del depoacutesito es el resultado de la energiacutea y densidad del flujo y estos determinan los tamantildeos de las partiacuteculas se presentan depoacutesitos arcillosos en ambientes de energiacuteas bajas y depoacutesitos granulares de arenas y gravas cuando la energiacutea del agua es alta El depoacutesito glaciar (hielo) es el resultado de los depoacutesitos en los glaciares que forman los casquetes polares El proceso del avance y retroceso del glaciar genera un rozamiento entre hielo y el material de cimentacioacuten y con este la erosioacuten de material de cimentacioacuten su transporte y depoacutesito cuando el glaciar se descongela
Por el lugar los depoacutesitos que se generan en humedales y aacutereas bajas con nivel freaacutetico superficial se denominan palustres (pantanos) los depoacutesitos en el fondo marino (marinos) se forman en ambientes de concentracioacuten de sales diferentes a los depoacutesitos continentales (terriacutegenos) y los depoacutesitos lacustres (lagos) donde el agente son aguas dulces con otra concentracioacuten de sales La respuesta de los depoacutesitos es diferente debido a la estructura de los suelos (el ordenamiento de las partiacuteculas soacutelidas finas estaacute gobernado por fuerzas eleacutectricas) al grado de consolidacioacuten y a la susceptibilidad a la erosioacuten por el cambio de la concentracioacuten de sales que ocupan los espacios vaciacuteos
Por la estructura los claacutesticos (fragmentos) son depoacutesitos en los pies de taludes rocosos de clastos que son el producto de la alteracioacuten de la roca por cambios bruscos de temperatura los depoacutesitos no claacutesticos (masivos) son suelos y bloques donde las propiedades del material estaacuten gobernadas por la resistencia o la permeabilidad del material fino
Los talus y los coluviones son depoacutesitos de ladera el talus es un depoacutesito clastosoportado (Los bloques estaacuten mutuamente en contacto) y los coluviones son matriz soportados (la matriz de suelo no permite el contacto entre los bloques) Ambos depoacutesitos se localizan en las laderas de acumulacioacuten La infiltracioacuten es maacutes intensa en las laderas convexas donde se puede presentar
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procesos de reptamiento Las laderas rectiliacuteneas largas y pendientes son denutativas y exhiben los horizontes I y II (Ver figura 18)
145 Alteracioacuten de las rocas
Existe un equilibrio dinaacutemico entre las tasas de alteracioacuten TA y de denudacioacuten TD
Cuando la tasa de alteracioacuten (TA) es mayor que la de denudacioacuten (TD) se incrementan los espesores de los suelos residuales y si estos no se erosionan se pueden encontrar suelos de gran espesor
Cuando la tasa de denudacioacuten es mayor que la tasa de alteracioacuten se movilizan con facilidad los suelos y se conserva la roca cerca de la superficie del terreno En estas aacutereas los suelos son de poco espesor Este ambiente es propio de zonas secas sometidas a erosioacuten severa y en laderas de pendientes fuertes
En la zona tropical dominan los suelos residuales mientras los de zonas templadas dominan los suelos transportados En la primera la temperatura la humedad y la meteorizacioacuten son altas y con ellas la generacioacuten de suelos en la segunda la ausencia de agua permanente ejerce control sobre la abundancia de la vegetacioacuten se estimula la erosioacuten hiacutedrica y eoacutelica y con ello la peacuterdida de suelo
La Mecaacutenica de Rocas es la parte de la geotecnia encargada de atender problemas vinculados con los macizos rocosos
Las alteraciones que sufren las rocas por la accioacuten de la tectoacutenica y la actividad hidrotermal no son formas de meteorizacioacuten pero contribuyen a preparar los materiales para la meteorizacioacuten acelerada que se presenta en ambientes huacutemedos donde las variaciones del clima y la humedad son intensas No son la humedad y la temperatura sino las variaciones de ambas las que hacen intensa y raacutepida la meteorizacioacuten
1451 Alteracioacuten fiacutesica
Incluye la desintegracioacuten de la roca por accioacuten mecaacutenica La roca es sometida cambios de esfuerzos por la descarga del suelo se presenta el relajamiento se abren las fisuras y la estructura del macizo
rocoso es maacutes evidente y abierta Los ciclos de secado saturacioacuten o los cambios de temperatura contribuyen a la disgregacioacuten de la roca y a la formacioacuten del suelo Actividades como la tectoacutenica (ver figura 19) el clima la accioacuten bioloacutegica y la hidrotermal intervienen en los macizos rocosos y los preparan para la meteorizacioacuten
Figura 19 Macizo rocoso plegado fracturado y relajado por las presiones de la actividad tectoacutenica y las descargas por erosioacuten severa en una caacutercava (Carlos E Escobar P)
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1452 La Alteracioacuten Quiacutemica
Son el conjunto de las reacciones quiacutemicas entre el suelo y los agentes como el agua y los fluidos que permean el sustrato y dan como resultado el suelo Las reacciones quiacutemicas pueden ser por agua (hidratacioacuten hidroacutelisis solucioacuten) por CO2 (Carbonatacioacuten) o por O2 (Oxidacioacuten reduccioacuten)
Los coluviones son por lo general depoacutesitos de suelo formados por la accioacuten de la gravedad y quedan acumulados en el pie de las laderas son heterogeacuteneos sueltos y en ocasiones presentan bloques angulosos En ellos se estimula la infiltracioacuten y el paso del agua a traveacutes de su estructura estimulando la formacioacuten de los suelos
Los aluviones son depoacutesitos conformados por materiales gruesos embebidos en matrices finas que se depositan en los valles estrechos de montantildea o por materiales finos que ocupan los valles amplios La gradacioacuten estaacute vinculada con la intensidad del evento la accioacuten hidraacuteulica del fluido que moviliza el material las caracteriacutesticas del flujo que lo transporta y el ambiente en el cual se deposita determinan la textura y estructura del depoacutesito en cauces torrenciales y valles estrechos so comunes depoacutesitos heterogeacuteneos de materiales finos y bloques en valles amplios de pendientes bajas los materiales depositados son por lo general finos
Los depoacutesitos lacustres son por lo general de grano fino los depoacutesitos marinos suelen ser estratificados
Los depoacutesitos glaciares son heterogeacuteneos los till1 no presentan estratificacioacuten clara los fluvioglaciares siacute Los primeros por el efecto aplanadora del hielo y los segundos por formarse a partir de las aguas de fusioacuten
Los depoacutesitos eoacutelicos son homogeacuteneos los loes son conformados por limos y los maacutes estables son acumulaciones de arena
Los principales minerales que constituyen suelos gruesos son Silicato principalmente feldespato (K
Na Ca) micas (moscovita y biotita) olivino y serpentina Oacutexidos en especial el cuarzo (SiO2) limonita magnetita y corindoacuten Carbonatos principalmente calcita y dolomita y sulfatos como yeso y anhidrita
En los suelos gruesos el comportamiento mecaacutenico e hidraacuteulico depende de su compacidad y la orientacioacuten de las partiacuteculas y poco influye la composicioacuten mineraloacutegica
Las diferencias entre la roca y el suelo
Desde la perspectiva geoteacutecnica dicha diferencia depende de la resistencia a la compresioacuten sc seguacuten estos criterios
1 Tillita Material depositado por glaciacioacuten este material usualmente estaacute compuesto por un amplio rango de tamantildeos de partiacuteculas que no ha sido sometido
a seleccioacuten por accioacuten del agua (Geotecnia diccionario baacutesico Fabiaacuten Hoyos Patintildeo Universidad Nacional de Colombia Sede Medelliacuten Medelliacuten 2001)
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sum Roca es dura siacute sc gt 300 Kgcm2
sum Roca es blanda siacute 200 Kgcm2 lt sc lt 300 Kgcm2
sum Suelo si sc ordf 10 Kgcm2 (El concreto normalmente es de sc = 210 Kgcm2)
Los suelos homogeacuteneos presentan planos de falla circulares las rocas tienen planos gobernados por la estructura del macizo rocoso
Diferencias entre las arcillas y las arenas
ARENAS
ARCILLAS
Volumen de los poros hasta 50 maacuteximo
No es plaacutestica
No se retrae al secarse
No es compresible o lo es muy poco
Se comprime raacutepidamente
La humedad la afecta poco
Tamantildeo de las partiacuteculas mayor de 006 mm
No presenta cohesioacuten
Volumen de los poros hasta 98 maacuteximo
Es plaacutestica
Se retrae al secarse
Muy compresible
Por carga aplicada se comprime lentamente
Su consistencia depende de la humedad
Tamantildeo menor de 0002 mm
Presenta cohesioacuten
Diferencias entre las arcillas y los limos
ARCILLAS
LIMOS
La resistencia seca es alta a muy alta especialmente si se seca al horno
No desprende polvo de la superficie
Difiacutecilmente desmenuzable con los dedos
Plasticidad Los rollitos del liacutemite plaacutestico son tenaces secan lentamente y permanecen finos con humedades bajo el estado plaacutestico Tienen
resistencia alta a muy alta
Reaccioacuten muy lenta o nula a la vibracioacuten o dilatancia La superficie permanece lustrosa
Dispersioacuten Cuando estaacute en suspensioacuten tarda diacuteas a semanas en asentarse a menos que haya floculacioacuten
La resistencia seca es baja auacuten seca al horno
Desprende polvo de la superficie
Es faacutecilmente desmenuzable con los dedos
Plasticidad Los rollitos para el liacutemite plaacutestico son fraacutegiles Secan raacutepido y se agrietan faacutecilmente con humedad bajo el estado plaacutestico Tienen resistencia baja
Reaccioacuten raacutepida frente a vibracioacuten o dilatancia La superficie se vuelve huacutemeda por vibracioacuten y se opaca al presionarla
Dispersioacuten Se asienta entre 15 y 60 minutos
La arena tarda entre 30 y 60 segundos
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146 Componentes del suelo
El aire y el agua son elementos constitutivos del suelo ademaacutes de los soacutelidos y los gases Los guijarros son fragmentos de roca con diaacutemetros (f) gt 2 cm Las gravas tienen dimensiones entre 2 mm y 2 cm La arena gruesa desde 02mm lt f lt 02 cm la arena fina entre 0005 mm lt f lt 02 mm Se denomina limos a las partiacuteculas con diaacutemetro aparente entre 0005 mm y 005 mm Con los anaacutelisis granulomeacutetricos las arcillas son los constituyentes de diaacutemetro aparente inferior a 0002 mm (o 2m)
pero el teacutermino arcilla tiene otro sentido adicionalmente no granulomeacutetrico
15 La Arcilla
Son grupos minerales definidos como caolinita illita y montmorillonita donde participan estructuras octaeacutedricas y tetraeacutedricas La arcilla como el humus posee propiedades coloidales Las arcillas en
el sentido mineraloacutegico son cristales microscoacutepicos cuyos aacutetomos estaacuten dispuestos en planos
Al interior de una trama de aacutetomos de oxiacutegeno cuyas esferas ioacutenicas son voluminosas se encuentran cationes de siacutelice (Si) y aluminio (Al) Si el volumen lo permite los cationes de hierro (Fe) magnesio (Mg) calcio (Ca) o potasio (K) reemplazan al siacutelice (Si) y al aluminio (Al)
Las arcillas tienen una capacidad de intercambio ioacutenico grande Otros iones diferentes a los enunciados pueden completar las capas y unirlas y tambieacuten las cargas eleacutectricas libres pueden ser equilibradas por iones intercambiables
Figura 110 Tres unidades estructurales baacutesicas y radios ioacutenicos
Gibsita (G) Laacutemina de aluacutemina fruto de la combinacioacuten de octaedros de aluminio (Al)
Brucita (B) Laacutemina hidratada fruto de combinar octaedros de magnesio (Mg)
Laacuteminas de siacutelice Tetraedros (SiO4) de siacutelice dispuestos en laacutemina Ver trapecios
Las arcillas 11 son arreglos de octaedro G o B (rectaacutengulo) y T de Silicio (trapecio)
Las arcillas 21 son 2 tetraedros de silicio y en medio de ellos un octaedro G o B
Tetraedro de silicio
Octaedro de aluminio
Octaedro de magnedsio
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151 Las Caolinitas Principal grupo de arcillas que presenta baja capacidad de intercambio 10 plusmn 12 me (miliequivalentes) cada 100 gr y con dos capas de cationes las llamadas arcillas 11 (capa tetraeacutedrica maacutes capa octaeacutedrica de aluacutemina hidratada) El arreglo que se repite indefinidamente da una carga eleacutectrica neutra del mineral caolinita cuya estructura no es expansiva por no admitir agua en su retiacutecula Estas arcillas son moderadamente plaacutesticas de mayor permeabilidad y mayor friccioacuten interna Del grupo son HALOISITA CAOLINITA (por definicioacuten) ENDELLITA DICKITA ALOFANO NACRITA Y ANAUXITA La haloisita aunque tiene la misma foacutermula del caoliacuten contiene moleacuteculas extras dentro de su estructura En la figura 111 Gibsita = SiO4 (Q OD sup3ampDUWD GH 3ODVWLFLGDGacuteODVFDolinitas estaacuten bajo la liacutenea A = limos)
152 Illita Es una arcilla 21 cuya capacidad de intercambio es de unos 40 me100gr lo que la hace algo expansiva Las laacuteminas de aluacutemina estaacuten entre dos laacuteminas de SiO4 y estas se ligan por iones de potasio que le dan cierta estabilidad al conjunto La actividad de la illita es 09 de la caolinita es de 038 El coeficiente de friccioacuten interno y la permeabilidad son menores que en la caolinita y mayores que en la montmorillonita
153 Montmorillonita Arcilla 21 cuya capacidad de intercambio es de unos 120 me100gr lo que las hace muy expansivas Entre las dos laacuteminas de siacutelice se encuentra una brucita o una gibsita y este arreglo se repite indefinidamente La unioacuten entre minerales individuales es deacutebil por lo cual el agua se inserta introduciendo moleacuteculas para producir el hinchamiento del suelo Ademaacutes de ser expansiva la montmorillonita es muy plaacutestica y se contrae al secarse mejorando su resistencia y hacieacutendose impermeable La actividad de la montmorillonita es 72
Entre las montmorillonitas se identifican La MONTMORILLONITA (por definicioacuten) HECTORITA SAPONITA BEIDELLITA SAUCONITA TALCO PORFILITA y NONTRONITA
Figura 113 Grupo de la montmorillonita
(puede tener brucita)
G G B
NH2OSiO4
Mineral haloisita
Grupo y mineral caolinita
SiO4
K+
G
Grupo
illita
Figura 112 Estructura de la illita
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Bentonitas Suelos montmorilloniacuteticos altamente plaacutesticos y altamente expansivos de grano tan fino que al tacto es jabonoso (siacute es huacutemedo) Se utilizan para sellar fugas en depoacutesitos y canales
Vermiculita clorita sericita etc son otros minerales arcillosos no clasificados en los anteriores tres grupos
154 Actividad
Este paraacutemetro lo expresoacute Skempton (1953) como la pendiente de la liacutenea que relaciona el iacutendice plaacutestico de un suelo con su contenido de minerales de tamantildeo arcilloso como se veraacute en el Capiacutetulo 4 numeral 41 y foacutermula 43 Una actividad normal es de 075 a 125 Maacutes de 125 es alta y menos de 075 es inactiva Actividad supone cohesioacuten expansividad y plasticidad Veacutease Tabla 42- Actividad de las Arcillas
16 Definiciones
Saprolito Suelo residual en el que se conservan relictos con la textura y la estructura de la roca original Normalmente el saprofito presenta una textura limosa o areno-limosa y colores abigarrados en los que predominan los tonos rojizos debido a la oxidacioacuten del hierro y los minerales primarios
Regolito Teacutermino geneacuterico utilizado para designar los materiales de la corteza terrestre que se encuentran entre la superficie y el sustrato rocoso sean ellos residuales o transportados Es un sinoacutenimo de suelo que comprende los fragmentos de roca suelos residuales depoacutesitos aluviales lacustres glaciales eoacutelicos y marinos suelos orgaacutenicos y depoacutesitos antroacutepicos
Suelo residual Suelo formado por la meteorizacioacuten in situ del material parental
Suelo transportado El que se forma lejos de la roca madre (aloacutectono)
Lixiviacioacuten Remocioacuten de material soluble y coloides del suelo por el agua de percolacioacuten
Humus Material de color pardo o negro formado por la descomposicioacuten parcial de materia orgaacutenica (vegetal o animal) Es la porcioacuten orgaacutenica del suelo
Relictos Estructuras heredadas por el suelo de la roca madre (diaclasas fracturas etc)
Coluvioacuten Son masas de suelo depositadas en la base de las laderas de pendientes moderadas con la contribucioacuten de la gravedad Estos depoacutesitos estaacuten conformados por limos arcillas arenas mal gradadas gravas o bloques Son depoacutesitos gravitacionales y se generan a partir de los movimientos en masa
Aluvioacuten Depoacutesitos de suelo originado por componentes transportados por una corriente de agua y posteriormente depositados por sedimentacioacuten
Subsidencia Hundimiento por presencia de cavernas kaacutersticas o fallas activas
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Fixible Que se exfolia es decir se separa en laacuteminas delgadas
Abrasioacuten Desgaste mecaacutenico de las rocas por friccioacuten e impacto producido por la accioacuten del agua el viento y los glaciares
Gelivacioacuten Agrietamiento del suelo por accioacuten del hielo
Geoforma Rasgo fiacutesico reconocible en la superficie de la tierra como una forma propia caracteriacutestica Las geoformas pueden tener una extensioacuten tal que las haga asimilables a unidades geomorfoloacutegicas propiamente dichas como el caso de mesetas valles llanuras es preferible reservar este teacutermino para rasgos individuales identificables en cartografiacutea a escalas entre 110000 y 150000 o menores como escarpes terrazas conos volcaacutenicos taludes abanicos aluviales
Tabla 1-1 Perfil de meteorizacioacuten del macizo Rocoso (Adaptado de
notasingenierocivilblogspotcomco)
Vegetacioacuten
Iacutegnea y Metamoacuterfica
s
Limolitas Y Margas
Iacutegneas y Areniscas
Iacutegneas y Metamoacuterficas
Todas las rocas
Hz IA Con humus IV Alteracioacuten
Completa
Suelo Residual
Zona superior
Hz 6-Suelo con Humus
Hz IB Hz 5-Suelo sin
Humus
Saprolito IC Roca
descompuesta
IV Alteracioacuten
Parcial
Hz 4-Completamente descompuesto
Suelo de
Transicioacuten
III Alteracioacuten
Parcial
Residual Joven
Zona
Intermedia
Hz 3-Altamente descompuesto
Meteorizacioacuten
Parcial
II Alteracioacuten
Parcial
Roca
desintegrada
Zona parcialmente
alterada
Hz 2-Parcialmente descompuesto
Roca Sana
Roca Inalterada
Roca sana
Roca inalterada
Hz 1-Roca sana
Deere-Paton 1971
Chandler 1969
Vargas 1951
Sowers 1954-1963
Duque-Escobar 2002
Tabla 12- CALIDAD DE LAS ROCAS IN SITU
Calidad
[1 MPa = 10197 Kgcm2 ]
Resistencia a la Compresioacuten
Simple (MPa)
Resistencia a la Compresioacuten Simple
(Kgcm2 )
Muy dura gt 200 gt 2500
Dura 120plusmn 200 1000-2500
Medio dura 60 plusmn 102 500-1000
Medio blanda 30 plusmn 60 250-500
Blanda 10 plusmn 30 50-250
Muy blanda lt 10 10-15
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Fuentes Walsh en ifcextappsifcorg Conanma en conanmacom
Imagen 114- Los Macizos rocosos en Manizales Complejo Quebradagrande Formacioacuten Manizales Formacioacuten Casabianca
Unidad Cretaacutecica constituida por dos miembros uno volcaacutenico y otro el que se muestra metasedimentario constituido por areniscas liacuteticas brechas sedimentarias chert lutitas grauvacas etc
Formacioacuten del Terciario edad de 4 a 8 millones de antildeos Suprayace a Quebradagrande y es suprayacida por la Formacioacuten Casabianca o por la secuencia volcaniclaacutestico de Manizales
Unidad conglomeraacutetica del Terciario Superior de color rojizo o amarillo y alto grado de meteorizacioacuten Con la anterior FM y las Cenizas de cobertura constituye el supraterreno de Manizales
Tabla 12- ALTERACIOacuteN DE SILICATOS COMUNES (Leet y Judson 1977)
Mineral Composicioacuten Productos
Olivino (Fe Mg)2 Si O4 Limonita Hematita Carbonatos de Fe y Mg
Cuarzo dividido Siacutelice en solucioacuten
Hornblenda Augita y Biotita
Silicatos de Al con Fe Mg Ca
Arcilla Calcita Limonita Hematita Carbonatos solubles Cuarzo dividido Siacutelice en solucioacuten
Anortita y Albita Ca (Al Si3 O8) y Na (Al Si3 O8)
Arcilla Cuarzo dividido Calcita
Ortoclasa K (Al Si3 O8) Arcilla Carbonato de K soluble
Cuarzo Si O2 Granos de Cuarzo y algo de Siacutelice en solucioacuten
Tabla 13 SUELOS FINOGRANULARES IDENTIFICACIOacuteN MANUAL
Nombre descriptivo
Resistencia en estado seco
Reaccioacuten a la dilatancia
Tenacidad del hilo
plaacutestico
Tiempo de asentamiento (P
dispersioacuten)
Limo arenoso Ninguna a muy baja
Raacutepida Deacutebil a friable
30seg a 60min
Limo Muy baja a baja Raacutepida Deacutebil a friable
15min a 60 min
Limo arcilloso Baja a media Raacutepida a
lenta
Media 15min a varias hr
Arcilla arenosa Baja a alta Lenta a ninguna
Media 30min a varias hr
Arcilla limosa Media a alta Lenta a ninguna
Media 15min a varias hr
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Arcilla Alta a muy alta Ninguna Alta Varias hr a diacuteas
Limo orgaacutenico Baja a media Lenta Deacutebil a friable
15min a varias hr
Arcilla orgaacutenica Media a muy alta Ninguna Alta Varias hr a diacuteas
Fuente Peck Hanson y Thornburn 1974
DOCUMENTOS DE COMPLEMENTO ON LINE
Apuntes sobre suelos algunas relaciones roca-mineral-suelo Jaramillo Jaramillo Daniel
Francisco (1987)
Colombia tropical iquesty el agua queacute plusmn Duque Escobar Gonzalo (2020) Universidad Nacional de Colombia Manizales
El Intemperismo - Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Fisiografiacutea y geodinaacutemica de los Andes de Colombia Duque Escobar Gonzalo and Duque
Escobar Eugenio (2016) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Geomecaacutenica de las laderas de Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio Murillo Loacutepez Cristina (2009) )RURsup3estioacuten GHO5LHVJRSRUQHVWDELOLGDGGH7HUUHQRVHQ0DQL]DOHVacute
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Manizales 13 de agosto de 2009
Geomorfologiacutea plusmn Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales
Minerales - Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
ROCAS IacuteGNEAS plusmn Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
ROCAS METAMOacuteRFICAS plusmn Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
ROCAS SEDIMENTARIAS plusmn Duque Escobar Gonzalo (2014) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Tuacutenel Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio (2010) Ponencia presentada en el XIII Congreso Colombiano de Geotecnia Sociedad Colombiana de Geotecnia-UN De Colombia Manizales 2010
MANUAL DE GEOLOGIacuteA PARA INGENIEROS Duque Escobar Gonzalo
Universidad Nacional de Colombia (2020) See more at
httpsrepositoriounaleducohandleunal3145
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LECTURA 1- VULNERABILIDAD DE LAS LADERAS DE MANIZALES
Portada Laderas de Manizales en httprevistainviuchilecl y httpagenciadenoticiasunaleduco
En el POT se deben considerar ajustes en el factor de seguridad de las laderas teniendo en cuenta ademaacutes de los resultados de la microzonificacioacuten siacutesmica desarrollada por el CIMOC que invitan a contemplar el efecto de amplificacioacuten de los suelos los cambios en la amenaza climaacutetica donde el periacuteodo de los eventos extremos se ha acortado de forma sustantiva
1- Respecto a la amenaza siacutesmica veacuteanse las siguientes imaacutegenes Mapa no oficial de Amenaza Siacutesmica para Colombia seguacuten Carlos A Vargas en UN Perioacutedico (2011) y Litologiacutea y Suelos y Espectros de la Microzonificacioacuten Siacutesmica para Manizales del CIMOC (2002)
El mapa propone reconsiderar la distribucioacuten de las zonas de amenaza siacutesmica de Colombia en el centro se sugiere como evento siacutesmico de disentildeo para Manizales un evento con periacuteodo Tr =475 antildeos (azul) y a la derecha el espectro de amenaza permite inferir que la fuente siacutesmica del Sismo del Quindiacuteo de 1999 fue Subduccioacuten y no Romeral y que el periacuteodo de retorno del evento fue Tr = 750 antildeos aprox Fuente mapa de Amenaza Siacutesmica de Colombia con aportes de Caldas Tear por Carlos Vargas UN y Espectros del CIMOC Manizales 2002
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Variacioacuten espacial de las formaciones superficiales y espesor de suelos en la ciudad y espectros de disentildeo en funcioacuten de los suelos de la ciudad seguacuten sean ellos suelo blando semi-blando o duro Fuente CIMOC Manizales 2002
2- En cuanto a la amenaza hidrometeoroloacutegica conforme los periacuteodos de retorno de los eventos extremos Tr se han acortado por el calentamiento global tambieacuten el riesgo R se ha incrementado tal cual lo ilustra la tabla de Valoracioacuten del Riesgo adjunta donde el riesgo pasa de 063 a 098 cuando el periacuteodo de retorno Tr de una amenaza pasa de 100 antildeos a 25 antildeos incidiendo sobre una obra cuya vida uacutetil n es de 100 antildeos
Tabla para la Valoracioacuten del Riesgo en funcioacuten del periacuteodo de las Amenazas Tr y la vida uacutetil de una obra n R=1-(1-1Tr)n
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Como fundamento en la foacutermula para estimar R el factor 1Tr es la probabilidad temporal del evento asiacute se trate de lluvias o de sismos Las obras se disentildean del lado de la falla donde Rgt50 pues de lo contrario la ciudad no seriacutea viable obseacutervese los valores de la diagonal
Igualmente la tabla permite inferir coacutemo con la tala y los modelados se ha comprometido el factor de seguridad de largo plazo de nuestras fraacutegiles laderas dado que para valores elevados de n el valor del riesgo con eventos extremos es uno
Ladera del sector El Cable en Manizales Fuente httpgeotecnia-sorblogspotcomco
Veacutease en el talud de la fotografiacutea coacutemo la presencia de las cenizas volcaacutenicas que aparecen por debajo de un suelo orgaacutenico (sobre el cual hay un depoacutesito antroacutepico) dan testimonio de la estabilidad a largo plazo de una ladera ligeramente inclinada Al respecto si la formacioacuten de una capa orgaacutenica de tan solo 10 cm de espesor en este clima y a esta altitud puede tardar un siglo las
cenizas que subyacen el horizonte orgaacutenico y que probablemente provienen de Cerro Bravo se remontan adecenas de miles de antildeos
Como conclusioacuten si las laderas de fuerte pendiente del troacutepico andino poseen un factor de seguridad de largo plazo igual a uno con los modelados y con la deforestacioacuten se ha vulnerado ese fraacutegil equilibrio liacutemite de estabilidad De ahiacute la importancia de a- prevenir la separacioacuten de costos y beneficios en la explotacioacuten del suelo que subyace en la construccioacuten de viviendas de intereacutes social
b- controlar el modelo de expansioacuten del suelo que especula con la plusvaliacutea urbana c- ajustar los factores de seguridad para responder a las condiciones siacutesmicas de la ciudad y a los eventos climaacuteticos extremos y d- implementar la plusvaliacutea urbana para hacer viable un POT que pueda llevar infraestructura ambiental para asegurar zonas ya intervenidas y atender asiacute las demandas socioambientales asociadas con la fragilidad del medio
sup2
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Mapa de Complemento
Veacutease en rojo coacutemo las zonas de mayor susceptibilidad a los deslizamientos en Manizales coinciden con las laderas de fuerte pendiente de la ciudad Mapa Preliminar de Amenazas por Deslizamiento UN- Corpocaldas sup2
REFERENCIA Presentacioacuten ante la Comisioacuten Cuarta del Concejo de Manizales del Jueves 11 de Mayo de 2017 Gonzalo Duque Escobar
ENLACES COMPLEMENTARIOS
Agua como bien puacuteblico
Al Bahareque le Fue Muy Bien
Aprendiendo del sismo de Honshu Japoacuten
Cambio Climaacutetico en Caldas plusmn Colombia
Clima extremo desastres y
refugiados
Dantildeo a reserva forestal que
protege a Manizales
Eje Cafetero Cambio climaacutetico
y vulnerabilidad territorial
El Paisaje Cultural Cafetero
El Riacuteo Grande en la Audiencia
Ambiental Caribe de la
PGN 2020
El desastre en el riacuteo Mira
El modelo de ocupacioacuten
urbano plusmn territorial de
Manizales
El siniestro de Mocoa designio
de la imprevisioacuten
Gestioacuten ambiental del riesgo
en el territorio
La encrucijada ambiental de
Manizales
La historia del Cerro
Sancancio
Sismos y volcanes en
Colombia
Sismo bahareque y laderas
Templanza y solidaridad frente
al desastre
Una poliacutetica ambiental puacuteblica para Manizales con gestioacuten del riesgo
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CAPIacuteTULO 2
RELACIONES GRAVIMEacuteTRICAS Y VOLUMEacuteTRICAS DEL SUELO
Introduccioacuten
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liacutequida y la gaseosa La fase soacutelida son las partiacuteculas minerales del suelo (incluyendo la capa soacutelida adsorbida2) la liacutequida por el agua (libre) aunque en el suelo pueden existir otros liacutequidos de menor significacioacuten la fase gaseosa comprende sobre todo el aire pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos anhiacutedrido carboacutenico etc)
Las fases liacutequida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vaciacuteos (Vv) mientras
que la fase solida constituye el volumen de soacutelidos (Vs)
Se dice que un suelo estaacute totalmente saturado cuando todos sus vaciacuteos estaacuten ocupados por agua Un suelo en tal circunstancia consta como caso particular de solo dos fases la soacutelida y la liacutequida
Es importante considerar las caracteriacutesticas morfoloacutegicas de un conjunto de partiacuteculas soacutelidas en un
medio fluido eso es el suelo
Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases soacutelida liacutequida y gaseosa) permiten avanzar sobre el anaacutelisis de la distribucioacuten de las partiacuteculas por tamantildeos y sobre el grado de plasticidad del conjunto
En los laboratorios de mecaacutenica de suelos se determina faacutecilmente el peso de la muestra huacutemeda el peso de la muestra secada al horno el volumen de la muestra y la gravedad especiacutefica de las partiacuteculas que conforman el suelo entre otras
Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicacioacuten en la Mecaacutenica de Suelos para
determinar la masa de un suelo la magnitud de los esfuerzos aplicados al suelo por un cimiento y los empujes sobre estructuras de contencioacuten
La relacioacuten entre las fases la granulometriacutea y los liacutemites de Atterberg se utilizan para clasificar los suelos permitiendo ademaacutes estimar su comportamiento
2 Agua adsorbida La que se encuentra en una masa de suelo o roca iacutentimamente ligada a las partiacuteculas soacutelidas por efecto de las fuerzas
electro-quiacutemicas y cuyas propiedades pueden diferir de las propiedades del agua en los poros a la misma presioacuten y temperatura debido a
la alteracioacuten de la distribucioacuten molecular El agua adsorbida no puede ser removida por calentamiento a 110degC (Geotecnia diccionario
baacutesico Fabiaacuten Hoyos Patintildeo Universidad Nacional de Colombia Sede Medelliacuten Medelliacuten 2001)
Gaseosa
Liacutequida
Soacutelida
Aire
Agua
Soacutelidos
S
W
A
sum Fase soacutelida Fragmentos de roca minerales individuales materiales orgaacutenicos
sum Fase liacutequida Agua sales bases y aacutecidos disueltos incluso hielo
sum Fase gaseosa Aire gases vapor de agua
Figura 21 Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases
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Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelacioacuten con dos paraacutemetros e y h (relacioacuten de vaciacuteos y porosidad) y con la relacioacuten de fases
(ODJXDDGKHULGDDODVXSHUILFLHGHODVSDUWtFXODVRsup3DJXDDGVRUELGDacuteVHFRQVLGHUDFomo de la fase soacutelida En la fase liacutequida se considera el agua libre que se puede extraer por calentamiento a temperatura de 105 degC cuando despueacutes de 18 o 24 horas el peso del suelo no disminuye maacutes y permanece constante
(1) Fases voluacutemenes y pesos
En el modelo de fases se separan voluacutemenes (V) y pesos (W) asiacute Volumen total (VT) volumen de vaciacuteos (VV) que corresponde al espacio no ocupado por los soacutelidos volumen de soacutelidos (VS) volumen de aire (VA) y volumen de agua (VW) Luego
SVT VVV (21)
y
WAV VVV (22)
En los pesos (que son diferentes a las masas) el peso del aire se desprecia por lo que WA = 0 El peso total del espeacutecimen o de la muestra (WT) es igual a la suma del peso de los soacutelidos (WS) maacutes el peso del agua (WW) esto es
WST WWW (23)
(2) Relaciones de volumen h e DR S CA
Porosidad h
Es una relacioacuten expresada como un porcentaje entre a) el volumen de espacios vaciacuteos de un suelo y b) el volumen total de la muestra O sea es la probabilidad de encontrar vaciacuteos en el volumen total Por eso 0 lt h lt 100 (se expresa en ) En un soacutelido perfecto h = 0 en el suelo h π 0 y h π 100
(24)
()100T
V
V
Vh
VT
VV
VA
VS
VW
Voluacutemenes
WA
WW
WS
WT
Pesos
A
W
S
Figura 22 Esquema de una muestra de suelo para la
indicacioacuten de los siacutembolos usados V volumen y W peso
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
28
Relacioacuten de vaciacuteos e
Es una relacioacuten entre a) el volumen de espacios vaciacuteos y b) el volumen de las partiacuteculas soacutelidas en una masa de suelo Su valor puede ser menor a 1 y puede alcanzar valores muy altos
En teoriacutea 0 lt e Dagger ∙
S
V
V
Ve
(25)
El teacutermino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partiacuteculas del suelo dejando maacutes o menos vaciacuteos entre ellas En suelos compactos las partiacuteculas soacutelidas que lo constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformacioacuten bajo la aplicacioacuten de cargas seraacute pequentildea En suelos poco compactos el volumen de vaciacuteos y la capacidad de deformacioacuten seraacuten mayores Una base de comparacioacuten para tener la idea de la compacidad alcanzada por una estructura simple se tiene estudiando la disposicioacuten de un conjunto de esferas iguales En la figura 23 se presenta una seccioacuten de los estados maacutes suelto y maacutes compacto posible de tal conjunto Pero estos arreglos y los caacutelculos matemaacuteticos son teoacutericos
Los paraacutemetros adicionales h y e (siempre h lt e) se relacionan asiacute como VvVs es la relacioacuten de vaciacuteos entonces
Con la praacutectica para suelos granulares los valores tiacutepicos son
Arena bien gradada e = 043 plusmn 067 h = 30 plusmn 40
Arena uniforme e = 051 plusmn 085 h = 34 plusmn 46
Estado maacutes suelto
h =476 e =091
Estado maacutes compacto
h = 26 e = 035
Figura 23 Compacidad de un conjunto de esferas iguales
(27) e1
eȘ (26)
Ș
Șe
1
-
-
-1
T
V
T
V
VT
V
S
V
V
V
V
V
VV
V
V
V
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
29
Densidad relativa DR (Compacidad relativa)
Es la medida de la compactacioacuten de un suelo dada por la relacioacuten porcentual entre a) la diferencia de la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo no cohesivo en su estado maacutes suelto y cualquier relacioacuten de vaciacuteos del suelo compactado y b) la diferencia entre relaciones de vaciacuteos en su estado maacutes suelto y maacutes denso Este paraacutemetro permite determinar si un suelo estaacute cerca o lejos de los valores maacuteximo y miacutenimo de densidad que se puede alcanzar
Ademaacutes 0 pound DR pound 1 siendo maacutes resistente el suelo cuando DR ordf 0 y menor cuando DR ordf 1 Algunos textos expresan DR en funcioacuten de gd
Generalmente los suelos cohesivos tienen mayor proporcioacuten de vaciacuteos que los granulares
Grado de saturacioacuten (S)
Se define como el grado o la proporcioacuten en que los espacios vaciacuteos de un suelo o una roca contienen fluido (agua petroacuteleo) Se expresa como un porcentaje en relacioacuten con el volumen total de vaciacuteos Es la relacioacuten porcentual entre el volumen de agua en una masa de suelo o roca y el volumen total de espacios vaciacuteos Por lo que 0 pound S pound 100 Fiacutesicamente en la naturaleza S π 0 pero admitiendo tal extremo S = 0 suelo seco y S = 100 suelo saturado
Contenido de humedad w
Es la cantidad relativa de agua que se encuentra en un suelo respecto a la masa de soacutelidos o al volumen del suelo analizado Se expresa en porcentaje () y es la relacioacuten entre el peso del agua del espeacutecimen y el peso de los soacutelidos El problema es iquestcuaacutel es el peso del agua Para tal efecto se debe sentildealar que existen varias formas de agua en el suelo Unas requieren maacutes temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminada En consecuencia HOFRQFHSWRsup3VXHORVHFRacuteWDPELpQHVDUELWUDULRFRPRORHVHODJXDTXHVHSHVDHQHOVXelo de la muestra El suelo seco es el que se ha secado al horno a temperatura de 105degC plusmn 110degC durante 18 o 24 horas hasta lograr un peso constante
El valor teoacuterico del contenido de humedad variacutea entre 0 pound w Dagger ∙ En la praacutectica las humedades variacutean de 0 (cero) hasta valores del 100 e incluso de 500 oacute 600 en suelos del valle de Meacutexico
NOTA En compactacioacuten se habla de humedad (w) oacuteptima la humedad de mayor rendimiento con la cual la densidad del terreno alcanza a ser maacutexima En la Figura 141 puede observar dos curvas de compactacioacuten para un mismo material dependiendo el valor de la humedad oacuteptima de la energiacutea de compactacioacuten utilizada para densificar el suelo
(211) ȖȖȖ satTd poundpound
(210) )(en 100S
W
W
Ww
(28) minmax
max
ee
eeDR
-
-
(29) () 100V
w
V
VS
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
30
Relaciones Gravimeacutetricas Una masa de 1 Kg pesa distinto en la luna que en la tierra El peso es fuerza la masa no La densidad relaciona masa y volumen el peso unitario relaciona peso y volumen y la presioacuten fuerza y aacuterea
El valor de la gravedad en la tierra es g = 981 msg2 = 322 ftseg2
El peso unitario del agua es 625 lbft3 = 981 KNm3 = 1 grcm3 (si g = 1)
En presioacuten 1 lbft2 = 4785 Nm2 = 4785 Pa
1 lbm2 = 690 KPa y 1 ft de agua int 299 KPa
Peso unitario de referencia (g0)
El peso unitario de referencia g0 es el del agua destilada y a 4 degC
g0 = 981 KNm3 int 100 Tonm3 = 624 lbft3 = 10 grcc (para g = 1mseg2) Este es el resultado de multiplicar la densidad del agua por la gravedad dado que densidad es masa sobre volumen y que peso es el producto de la masa por la gravedad
Peso unitario del suelo
Es el producto de su densidad por la gravedad El valor depende entre otros del contenido de agua del suelo Este puede variar desde el estado seco gd (foacutermula 211) hasta el saturado gsat (foacutermula 214) y el estadio intermedio supone valores de S (grado de saturacioacuten) entre 0 y 10 dependiendo del mayor o menor contenido de humedad del suelo Queda establecido entonces que el concepto difiere del de densidad y tambieacuten que
(214) (213) (212) y (211) sat
T
TT
W
WW
T
Sat
T
Sd
V
W
V
W
V
W
V
W gggg
Se presentan algunos valores del peso unitario seco de los suelos de intereacutes dado que no estaacuten afectados por el peso del agua contenida sino por su estado relativo de compacidad el que se puede valorar con la porosidad
Descripcioacuten h gd
gcm3
Arena limpia y uniforme 29 plusmn 50 133 plusmn 189
Arena limosa 23 plusmn 47 139 plusmn 203
Arena micaacutecea 29 plusmn 55 122 plusmn 192
Limo INORGAacuteNICO 29 plusmn 52 128 plusmn 189
Arena limosa y grava 12 plusmn 46 142 plusmn 234
Arena fina a gruesa 17 plusmn 49 136 plusmn 221
Tabla 21 Valores de h y gd para suelos granulares (MS Lambe)
Voluacutemen Peso
VS Soacutelidos (S)
WA
WW
WS
Vv
Aire (A)
Agua (W)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
31
En el suelo el peso de los soacutelidos (WS) es praacutecticamente constante no asiacute el peso del agua (WW) ni el peso total (WT) Ademaacutes se asume que siendo la gravedad especiacutefica (GS) un invariante no se
trabaja nunca con s sino con su equivalente que equivale a wgsG
Los suelos bien compactados presentan pesos unitarios (gd) entre 220 y 230 gcm3 para gravas bien gradadas y gravas limosas En la zona de Caldas las cenizas volcaacutenicas presentan pesos unitarios huacutemedos (gT) entre 130 y 170 grcmsup3
Peso unitario sumergido gacute
Esto supone considerar el suelo saturado y sumergido Al sumergirse seguacuten Arquiacutemedes el suelo experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del agua desalojada
acute WSAT
T
WTSAT
T
Wsat
V
VW
V
WWgg
gg -
-
-
Entonces
Es la situacioacuten de la masa de suelo bajo el nivel de agua freaacutetica (NAF) del terreno
Gravedad especiacutefica
La gravedad especiacutefica es la relacioacuten del peso unitario de un cuerpo referida a la densidad del agua
en condiciones de laboratorio y por lo tanto a su peso unitario0
Ȗ Se puede considerar para este
paraacutemetro la muestra total (GT) pero el valor no tiene ninguna utilidad la fase soacutelida (GS) que es de vital importancia por describir el suelo y la fase liacutequida (GW) que se asume igual a 100 por ser la
Wg la misma del agua en condiciones de laboratorio En cualquier caso el valor de referencia es g0
pero g0 ordf gW En geotecnia soacutelo interesa la gravedad especiacutefica de la fase soacutelida del suelo dada por
GS = sg Wg pero referida al peso unitario de la fase liacutequida del suelo Wg para efectos praacutecticos
Los valores tiacutepicos de la gravedad especiacutefica estaacuten asociados a los valores de los minerales constituyentes de la fase soacutelida del suelo son Gravas 265 a 268 Arenas 265 a 268 Limos 266 a 270 y arcillas 268 a 280 En general los suelos presentan valores de GS comprendidos entre 25 y 31 (adimensional)
(216) 0g
g
g
g
g
g WW
W
dS
W
TT GGG
Una relacioacuten baacutesica que permite vincular w S e y GS es
(215) acute WSAT ggg -
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
32
S
SS
V
V
W
S
W
S
S
W
S
SWS
WW
S
W
G
eS
VV
GV
V
V
V
W
W
V
W
GV
V
W
W
w
g
gg
g
g
g
) introduzco e (Suprimo 1
)1
(G
V
VW
0
S
(217) eSGS w
Otra relacioacuten fundamental surge de
(218) 1
1
1
1
WS
T
S
VS
S
WS
VS
WS
T
TT
e
G
V
VV
W
WW
VV
WW
V
Wg
wgg
Iacute
Iacute
Obseacutervese que no se escribioacute gs sino Gs x gw Ahora se sustituyen GS w por Sxe
(219) 1
WS
Te
eSGgg
Iacute
Si S = 1
(saturado)
Si S = 0
((seco)
Dos relaciones deducibles uacutetiles en geotecnia al analizar resultados de compactacioacuten son
WS
Te
eSGgg
Iacute
1 W
S
SATe
eGgg
Iacute
1 (220)
W
S
de
Ggg
Iacute
1 (221)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
33
Iacute
S
W
T
S
T
WS
T
T
TW
W
V
W
V
WW
V
W1g
y de la suma de voluacutemenes
d
obtener paran por voluacuteme pesodividir al luego
tienese pesosen esar voluacutemen transformal entoces pero
11
1
gggg
gg
g
Iacute
Iacute
-
-
S
W
WS
S
W
W
WS
S
T
A
T
WS
S
W
S
SWSAT
W
W
G
WW
G
W
V
VV
V
WGVVVV
W
S
W
S
T
A
S
T
S
W
WG
V
VG
V
Wg
IacuteIacute
Iacute
-
1
1
Cuando el suelo estaacute seco no hay agua VA = VV y w es cero
(3) Diagramas de fases con base unitaria
a) Podemos obtener gT = f (e) haciendo VS = 1 en el graacutefico Asiacute necesariamente
S
V
VV
VeeV
(Recueacuterdese que W
S
W VssGWsW
Ws gw ) Ademaacutes el Volumen total V T = e + 1
Despueacutes de asumir el volumen de soacutelidos y de vaciacuteos se procede a calcular los pesos de los soacutelidos (S) del agua (W) y total
)1(
)1(
1
e
G
e
GG
VV
WW
V
W
GWGW
WS
WSWS
WS
WS
T
TT
WSWWSS
wg
gwgg
gwg
wgg 1dT (222)
WSd nG gg - )1( (223)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
34
b) Para obtener gT = f (h) se procede a realizar el caacutelculo en forma similar asumiendo VT = 1 en
el graacutefico Asiacute necesariamente VV= h ya que
T
V
V
Vh y Vs = 1 - h
Calculados los voluacutemenes se procede a obtener los pesos del suelo apoyado en la expresioacuten
S g luego se calcula el peso del agua (WW) para determinar la humedad (w)
1
)1()1
)1( )1(
WSGWSG
TV
WWSW
TV
TW
T
WSGWWWSGSW
ghwgh
g
ghwgh
--
--
(224) )1()1( vhgg - WST G
NOTA En los diagramas unitarios existen 3 posibilidades VS VT y WS = 1 con la tercera se obtienen resultados en funcioacuten de la relacioacuten de vaciacuteos como los del caso a) Ademaacutes se puede hacer caacutelculos igualmente faacuteciles con diagramas unitarios en dos fases para suelo seco o para suelo saturado
Tabla 22- PESOS UNITARIOS EN SUELOS
Denominacioacuten PU en grcm3
Muy bajo lt 14
Bajo 14 a 17
Voluacutemen
VS=1-h Soacutelidos (S) WS=GSxgW(1-h)
Peso
VV=h
Aire (A) WA=0
Agua (W) WW=w xGSxgW(1-h)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
35
Moderado 17 a 19
Alto 19 a 22
Muy alto gt22
Tabla 23- GRADOS DE SATURACIOacuteN EN SUELOS
Denominacioacuten Grado de saturacioacuten ()
Seco 0 - 25
Huacutemedo 25 - 50
Muy huacutemedo 50 - 80
Altamebnte saturado 80 - 95
Saturado 95 - 100
Alberto J Martiacutenez Vargas 1990
Tabla 24- Contenido Orgaacutenico de los suelos
Denominacioacuten de Materia
orgaacutenica
de Materia
orgaacutenica
Muy bajo 0-1 Alto 4-8
Bajo 1-2 Muy alto 8-20
Medio 2-4 Kohnke 1972
EJERCICIOS
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
36
De la relacioacuten
En suelos saturados S=1 y se despeja w
El peso del agua
El peso unitario seco gd
En suelos secos el peso del agua es cero y en la
hipoacutetesis del problema Vs=1
El peso del agua se obtiene al simplificar Gs y hacer Vs=1 Al hacer arreglos y factorizar se
tiene
A partir de los diaramas unitrarios de dos fases obtener la relacioacuten gsat en funcioacuten de S e
gw y otrra relacioacuten para obtener gd
Ejercicio 21
NOTA Para resolver un problema de fases se hace el esquema de los diagramas unitarios haciendo VT o VS = 1
o en su defecto WS = 1 Ademaacutes siempre se requieren 3 paraacutemetros conocidos adicionales uno por cada fase
W
S1
e
0g sss VGW
0gw eWw sGeS
sG
ew
0gw ss
s
VGG
eW
e
eGssat
1
0gg
W
S1
e
0g sss VGW
0wW
e
Gsd
1
0gg
Ejercicio 22
Una muestra de suelo en estado natural pesa 621 gr y seca al horno pesa 498 gr
Determinado el peso unitario seco y la gravedad especiacutefica correspondientes se obtienen los
valores gd= 139 grcm3 y Gs= 268 Hallar e y S para el estado natural
Solucioacuten
71710930
6822470
9301391
6820011
7242470849
849162
(217)
-
-
-
e
SGS
d
SGWe
w
g
g
w
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
37
Ejercicio 23
Un suelo en estado natural tiene e = 080 w = 24 GS = 268 iquestCuaacuteles son las magnitudes del peso unitario natural del peso unitario seco y del grado de saturacioacuten Realizar los caacutelculos en el sistema internacional ( = 981 msegsup2)
480804080
682240 (217)
36114)801(
819682 (222)
)1(
31118)801(
)2401(819682 (218)
)1(
)1(
e
SGS
mKN
e
wSG
d
mKN
e
wSG
T
w
g
g
wg
g
Para el caso anterior calcular el peso unitario saturado
39718
801
800682819
)1con 24aseccioacuten diagrama o(utilizand 1
mKN
SAT
SVe
WeWSG
TV
WWSW
TV
TW
SAT
g
ggg
Ejercicio 24
Calcular el contenido de humedad natural ) y el gSAT de una muestra saturada de suelo cuyo diaacutemetro f es 380 cm y la altura h es 780 cm El peso de la muestra es 142 gr y seca es de 86 gr ( = 981 msegsup2)
Masa de agua = 142gr plusmn 86gr = 56 gr
Masa del suelo = 86 gr
165651086
56w
Peso del suelo saturado KN 01390610819142 -satw
Volumen del cilindro 362 00008846 1087834
1mVT -p
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
38
37515m
KN
T
SATSAT
V
Wg
En el mismo problema calcule e h y GS
Reemplazo GS de la foacutermula (217) en la (218)
6526510
721 (Saturado)
630)7211(
721
)1(721
11
1
6510
11
819
7515
11
1
11
1
1
(saturado) 1 Sy )1(
)1(
Iacute
SGe
SG
e
ee
eee
e
W
T
eW
eS
T
w
h
w
w
wg
g
wg
wg
Ejercicio 25
En un suelo saturado dado WS = 1 resolver el diagrama unitario y obtener gsat y gpara
WS = 1
WWV
W
WW
WV
WSGSV
WSV
SW
W
SSG
WWSW
SW
WW
g
w
g
ggg
g
ww
1
1
Voluacutemenes
w
Ws=1
Pesos
AGUA (W)
SOLIDO (S)
w
wg
wV
wg
s
sG
V1
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
39
WS
G
SG
WS
GWS
GWT
SatS
GWS
GSat
entonces
WSG
W
TV
WsatSat
ggw
wgggg
gw
wgg
gg
w
wg
)1(
)1(
1
1
ademaacutes
1
1
1
1 Luego
--
-
IacuteIacute
25 Problemas de clase
(4) Una muestra pesa en estado huacutemedo 105 gr y en estado seco 87 gr Si su volumen es 72 cm3 y la gravedad especiacutefica de los soacutelidos 265 calcule w e gd gT gSAT y gpara
Solucioacuten
Dados WT = 105 gr
WS = 87 gr
VT = 72 cm 3
GS = 265
gW = 1 grcm3
Como se involucra e el modelo unitario conviene con VS = 1
WW = WT plusmnWS = 105 plusmn 87 = 18 gr
Voluacutemen Pesos
AGUA (W)
SOLIDO (S)
AIRE (A)
720 cm3
00 gr
180
870 gr
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
40
humedad) de (contenido 720207087
87105
vaciacuteos)de(relacioacuten 1918332
1639
31639833272
38332
1652
87
-
--
SW
WW
SV
VVe
cmSVTVVV
cm
SSG
SW
SV
SSV
SW
W
SSG
w
ggg
g
SWWW
SW
WW
WSGSW
WSV
SW
W
SSG
1
ww
ggg
g
1911
)20701(1652
1
)1(
1
e
WSG
e
WSGWSG
TV
TW
T
wggwgg
e
WSG
dT
e
WSG
Tcm
grT
1
0 si IEn
)1(
)1( total)unitario (Peso 3461
gggw
wggg
seco) unitario (Peso 3211
)1911(
1652
cm
grd
g
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
41
(Saturado) 1464610191
6522070
e
SG
SWeW
WSGWWS
w
g
g
Cuando S = 1 w = eGS
(5) Se tiene una muestra de suelo con los
siguientes resultados de laboratorio e = 08 w = 24 GS = 268 gW = 624 lbft3 iquestSe
solicita calcular SATdT ggg
320115)801(
)2401(462682
)1(
)1(
ftlb
e
WSG
T
wgg
39192)801(
462682
)1(
ftlb
e
WSG
d
gg
364120)801(
)2401(462
)1(
)(
ftlb
e
eSGWSAT
gg
Recuerde que gd pound gT pound gSAT
(6) Se hizo la extraccioacuten de una muestra de un suelo arcilloso en un perfil de un suelo conformado por un limo de 450 m de espesor y una arcilla de 550 m de espesor La muestra de limo para
iquestVW VS VV
37501751
3751)1911(
191652
)1(
)(
)1(
1
cm
grWSAT
cm
grSAT
e
eSGW
e
SGe
WSG
SAT
--
ggg
g
gg
g
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
42
un ensayo de compresioacuten no confinada tuvo una altura de 710 cm y el diaacutemetro es de 305 cm el peso de la muestra es de 98 gr el peso de los soacutelidos es 75 gr y la gravedad especiacutefica de los soacutelidos es 282
La muestra de arcilla para el ensayo de compresioacuten no confinada tuvo una altura de 710 cm el diaacutemetro de 305 cm y su peso es 85 gr El peso del suelo seco al horno es 72 gr y la gravedad especiacutefica de soacutelidos es 265 Se necesita determinar las presiones totales de poro y efectiva GHXQSXQWRsup3$acuteORFDOL]DGR a 900 m de profundidad El nivel de aguas freaacuteticas estaacute a 250 m de profundidad
Problemas propuestos
1 El peso unitario de un suelo es 162 grcm3 y la gravedad especiacutefica de los soacutelidos que lo conforman es 265 Determinar si el suelo estaacute seco
2 En una muestra saturada tiene una humedad de 11 y la gravedad especiacutefica de los
soacutelidos es Gs = 265 Se solicita calcular e gT gsat y gd
3 Una muestra de suelo se tiene Gs=265 y e= 045 Hallar gd y gsat
Hlimo 450 m
HArcilla 550 m
w 3067 e 095
hm 710 cm VT 5187 cm3
gT 189 grcm3
Dm 305 cm gT 189 grcm3gsat 193 grcm3
WT 9800 gr VS 2660 cm3
WS 7500 gr Vv 2528 cm3
Gs 282
w 1806 e 091
hm 710 cm VT 5187 cm3
gT 164 grcm3
Dm 305 cm gT 164 grcm3gsat 186 grcm3
WT 8500 gr VS 2717 cm3
WS 7200 gr Vv 2470 cm3
Gs 265
Hlimo 450 m sVA 1886 Tonm2
HArcilla 550 m UA 800 Tonm2
ZNAF 200 m sacuteVA 1086 Tonm2
Arcilla
Limo
Presiones sobre el punto A
() 100-
s
sT
W
WWw
)(cm 4
32
mm
T hD
V p
)(grcm 3
T
TT
V
Wg
)(cm 3
0g
s
Ss
G
WV
s
v
V
Ve
)(grcm 1
1 30
e
GsT
wgg
)(grcm
1
)( 30
e
eGssat
gg
)(Tonm 2
lim satarcarcillasatLNAFoTLNAFVA HZHZ gggs -
wg)( arcillaNAFLimoA HZHU -
AVAA U- ss
Limo 450 m
Arcilla 550 m
A
900 m
NAF
250 m
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4 Un suelo seco tiene una relacioacuten de vaciacuteos de 065 y la gravedad especiacutefica de los soacutelidos es 280 Hallar el peso unitario seco el peso unitario saturado y el peso unitario sumergido
5 A la muestra del problema anterior se le agrega agua hasta lograr 60 de saturacioacuten sin que variacutee la relacioacuten de vaciacuteos Hallar la humedad de la muestra (w) y el peso unitario total
(gT)
6 Una muestra de suelo tiene un peso unitario de 190 grcm3 la gravedad especiacutefica de los soacutelidos es 269 y la humedad w = 28 Hallar e n S gsat gd
7 Una muestra de suelo seco tiene e = 080 y Gs = 280 hallar gT gsat y gd
8 A la muestra del problema anterior se le agrega agua hasta lograr S= 55 sin que variacutee la relacioacuten de vaciacuteos Hallar w y gT
CARACTERIacuteTICAS DE LOS SUELOS DE MANIZALES
1- Complejo Quebradagrande Observaciones en La Sultana seguacuten Aquaterra
Ensayo Promedio Miacutenimo Maacuteximo
Humedad natural - 3413 1070 1766
Liacutemite Liacutequido - 3968 176 1781
Liacutemite Plaacutestico - 2702 139 678
Iacutendice Plaacutestico - 1265 31 1103
Compresioacuten Inconfinada -tm2 994 554 1828
Peso Unitario Huacutemedo -tm3 1738 106 215
Cohesioacuten tm2 298 030 490
Aacutengulo de Friccioacuten - grados 3192 2816 3567
Fuente Estudio Geoloacutegico Geoteacutecnico e Hidraacuteulico de la Ladera Sur del Barrio La Sultana Manizales Aquaterra Ingenieros Consultores SA Manizales 2004
2- Formacioacuten Casabianca Observaciones en Fundadores seguacuten Aquaterra
Ensayo Promedio Miacutenimo Maacuteximo
Humedad natural - 883 519 1289
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Liacutemite Liacutequido - 860 652 1354
Liacutemite Plaacutestico - 409 372 450
Iacutendice Plaacutestico - 450 190 904
Iacutendice de Liquidez - 09 08 09
Peso Unitario Huacutemedo -tm3 1715 1609 1821
Peso Unitario Seco -tm3 1036 0874 1198
Compresioacuten Inconfinada -tm2 2122 1386 2857
Penetracioacuten Estaacutendar -Golpes pie 170 150 190
Fuente Estudio de Suelos para la Rehabilitacioacuten Estructural del Teatro Fundadores Aquaterra Ingenieros Consultores SA Manizales 2003
3- Supraterrenos de cobertura en Manizales
Paraacutemetros geoteacutecnicos para el rango de valores
Cenizas Volcaacutenicas Unidad No Consolidada
Cenizas Volcaacutenicas Unidad Consolidada
Suelos residuales de depoacutesitos conglomeraacuteticos
Peso Unitario Huacutemedo (tm3)
15-17
133
15-19
Humedad Natural ()
25-65
gt80
30-80
Pasa 200 ()
25-50
gt70
5-gt90
Liacutemite liacutequido ()
30-70
gt100
NP-gt80
Liacutemite plaacutestico ()
20-50
gt60
NP-gt50
Iacutendice plaacutestico ()
5-30
gt40
NP-gt40
SUCS
SM
MH
MH-ML-SM-SP
Cohesioacuten (tm2)
1-3
gt4
1-gt4
Aacutengulo de friccioacuten (ordm)
30-36
25-30
20-35
Permeabil (cmdiacutea)
15-85
2-14
gt20
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Fuente Francisco Joseacute Cruz Prada Relaciones Lluvias Deslizamientos en la Ciudad de Manizales Revista SCIA 48 antildeos Manizales 2004
Fuentes de Complemento
Consistencia del Suelo plusmn Liacutemites de Atterberg plusmn Iacutendices Blog de Santiago Osorio R httpgeotecnia-sorblogspotcomcosearchlabelIndice20de20Liquidez
El Agua en el Suelo Blog de Santiago Osorio R httpgeotecnia-sorblogspotcomcosearchlabelAgua20Capilar
Geotecnia de Oleoductos en Colombia GARCIacuteA LOacutePEZ Manuel FRANCO LATORRE R In VIII Congreso Panamericano de Mecaacutenica de Suelos e Ingenieriacutea de Fundaciones 1987 CARTAGENA MEMORIAS VIII Congreso Panamericano de Mecaacutenica de Suelos e Ingenieriacutea de Fundaciones 1987 v3 httpmanuelgarcialopezblogspotcom
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique and Duque Escobar Gonzalo (2016) Book (10 Book Section) UN de Colombia Sede Manizales Colombia httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal57334geotecniaparaeltropicoandinopdf
Legalidad y sostenibilidad de la guadua en la ecorregioacuten cafetera Book Duque Escobar Gonzalo and Moreno Orjuela Ruben Dariacuteo and Ortiz Ortiz Doralice (2014) Carder- Corporacioacuten Aldea Global CARs Socias del Proyecto httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal62813gobernanzaforestalencolombia-legalidadysostenibilidaddelaguaduapdf
Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales - See more at httpsrepositoriounaleducohandleunal3145
Mecaacutenica de los suelos Book (15 Book Section) Duque Escobar Gonzalo and Escobar Potes Carlos Enrique (2002) Universidad Nacional De Colombia httpsrepositoriounaleducohandleunal3375
Relaciones De Fase En La Ingenieriacutea Geoteacutecnica Moderna Ing Ricardo Rubeacuten Padilla
Velaacutezquez Prof Facultad de Ingenieriacutea UNAM httpsmigorgmxarchivospdfRelDeFasepdf
Tuacutenel Manizales Gonzalo Duque Escobar y Eugenio Duque Escobar (2006) Estudio de prefactibilidad de una conduccioacuten subterraacutenea de 1850 m httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal69926gonzaloduqueescobar20107pdf
Geomecaacutenica de las Laderas de Manizales Gonzalo Duque Escobar y Eugenio Duque Escobar )RURsup3HVWLyQGHO5LHVJRSRUQHVWDELOLGDGGH7HUUHQRVHQ0DQL]DOHVacutehttpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal3174gonzaloduqueescobar200916pdf
Sismo bahareque y laderas Duque Escobar Gonzalo (2099) Universidad Nacional de Colombia httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal53823sismobaharequeladeraspdf
Vulnerabilidad de las laderas de Manizales Duque Escobar Gonzalo (2017) - See
more at httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal59283Vulnerabilidaddelasladerasdemanizalespdf
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LECTURA 2 HURACANES Y TERREMOTOS iquestY COacuteMO ESTAacute COLOMBIA
RESUMEN Esta nota se ocupa de dos amenazas naturales de gran impacto que acechan en la regioacuten los Huracanes y los Sismos Primero porque los fenoacutemenos cicloacutenicos del Atlaacutentico que dejan destruccioacuten a su paso por el Caribe tambieacuten pueden impactar sobre el Archipieacutelago de San Andreacutes y Providencia y generar lluvias intensas y fenoacutemenos colaterales en el norte de Colombia Y segundo porque ademaacutes de la amenaza por maremotos asociados a sismos originados en el fondo oceaacutenico del entorno vecino tambieacuten nuestras fuentes siacutesmicas continentales pueden afectar los centros urbanos del paiacutes ubicados en zonas de riesgo siacutesmico alto y moderado
Tras los desastres recientes en Meacutexico en el Caribe y en Estados Unidos es imperioso volver sobre
las amenazas que afectan a Colombia y sobre las medidas que debemos adoptar para hacer
frente a estos riesgos Suacutemese a esto el caso Huracaacuten Iota tifoacuten que abate a San Andreacutes
Dos graves amenazas ambientales
Tanto los planificadores urbanos como las autoridades colombianas deben reflexionar con urgencia sobre las dos amenazas ambientales que plusmntambieacuten para nosotros- representan los huracanes y los grandes terremotos
La primera de estas amenazas dado lo ocurrido con Irma un huracaacuten de categoriacutea 5 que azotoacute el norte del Caribe y el sur de Estados Unidos entre el 30 de agosto y el 12 de septiembre pasados con brazos de hasta 300 kiloacutemetros de diaacutemetro y vientos maacuteximos de 302 kmh calificado como el maacutes poderoso que ha sido registrado en el Atlaacutentico Irma cobroacute 37 vidas en el Caribe y 14 en Estados Unidos La segunda amenaza dado el sismo de magnitud 82 en la escala de Richter que sacudioacute Meacutexico el viernes 8 de septiembre y al cual se sumaron cientos de reacuteplicas debido al caraacutecter
superficial de este fenoacutemeno teluacuterico el cual cobroacute 98 vidas y afectoacute principalmente los estados de Oaxaca Chiapas y Tabasco
El estudio de los terremotos en aacutereas sismo-tectoacutenicamente activas que son vecinas a grandes urbes y de las tormentas cicloacutenicas que surgen en los mares para llevar caos y destruccioacuten a las ciudades
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costeras es tan antiguo como la humanidad misma aunque en principio contaron con una explicacioacuten miacutetica relacionada con la ira de los dioses Seguacuten la mitologiacutea griega Tifoacuten hijo de Gea quien intentoacute destruir a Zeus en venganza por haber derrotado a los Titanes ademaacutes de erupcionar lava creoacute los huracanes y los terremotos con el batir de sus enormes alas Para los griegos -quienes fueron los primeros en dar una explicacioacuten natural a los terremotos- dichos estremecimientos ocurriacutean cuando Poseidoacuten el dios de los mares haciacutea tambalear a Atlas quien recibioacute como castigo de Zeus sostener al mundo en sus hombros
Vientos enfurecidos y sacudidas de la tierra
La ocurrencia de eventos climaacuteticos extremos como los que ya se advierten a nivel global es resultado del calentamiento del planeta calentamiento que en los proacuteximos cincuenta antildeos aumentaraacute la temperatura entre 15degC y 25degC seguacuten las caracteriacutesticas de las distintas regiones de la Tierra Este calentamiento traeraacute desastres mayores tormentas cicloacutenicas de mayor intensidad lluvias inusuales sequiacuteas severas inundaciones deslizamientos incendios forestales y degradacioacuten ambiental peacuterdida de ecosistemas terrestres elevacioacuten del nivel del mar y desaparicioacuten de los glaciares
La intensidad de una tormenta cicloacutenica depende de la velocidad de sus vientos Sus dantildeos pueden variar de conformidad con la escala Saffir-Simpson -que califica el poder destructivo de los huracanes desde 1 a 5 cuando eacuteste toca tierra- Cuando la categoriacutea es 1 hay inundaciones en zonas costeras y dantildeos menores en zonas urbanas por vientos entre 119 y 153 kiloacutemetros por hora y olas que pueden llegar a 15 metros de altura Cuando la categoriacutea es 5 hay destruccioacuten masiva de viviendas e infraestructuras con vientos sostenidos por encima de 250 kiloacutemetros por hora o por olas que pueden superar los 6 metros de altura
Adicionalmente durante las uacuteltimas deacutecadas hemos presenciado desastres siacutesmicos mayores que han afectado a paiacuteses en desarrollo Esto no se debe a que en el mundo se esteacuten presentando maacutes terremotos sino al acelerado crecimiento de la poblacioacuten residente en zonas siacutesmicas de manera que la magnitud de los dantildeos ha venido en aumento
Ejemplo de lo anterior son las urbes latinoamericanas de los Andes Centro Ameacuterica y en el Caribe aquellas de la liacutenea Alpes-Himalaya y algunas ubicadas en el Paciacutefico asiaacutetico este margen oceaacutenico ODVFRVWDVRFFLGHQWDOHVGHODVDPpULFDVFRQIRUPDQHOsup3ampLQWXUyQGH)XHJRGHO3DFtILFRacuteFDUDFWHULzado por su intensa actividad siacutesmica y volcaacutenica
Paiacuteses tan lejanos entre siacute como Iraacuten Chile Japoacuten y Nueva Zelanda son particularmente vulnerables a esta actividad siacutesmica Asimismo la lista de grandes ciudades azotadas por la pobreza incluye a Estambul en Turquiacutea Karachi en Pakistaacuten Teheraacuten en Iraacuten Katmanduacute en Nepal y Lima en Peruacute
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No obstante no podemos descartar a Bogotaacute como posible escenario a pesar de encontrase en una zona de amenaza siacutesmica intermedia ya que podriacutea sufrir el embate de movimientos tectoacutenicos superficiales de mediana magnitud partiendo de fuentes siacutemicas vecinas relacionadas con pequentildeas fallas locales e incluso de grandes eventos no muy lejanos provenientes de mega-fallas activas como las del frente llanero o la Falla Salinas
Refugiados y viacutectimas
Entre 2003 y 2013 se registroacute una media de 388 desastres naturales al antildeo que afectaron a 216 millones de personas y cobraron 106654 vidas Seguacuten el Consejo Noruego para los Refugiados mientras las peacuterdidas econoacutemicas por los desastres naturales de los uacuteltimos 30 antildeos tuvieron un valor medio anual de 130 mil millones de doacutelares la posibilidad de tener desplazados ha aumentado en un 60 por ciento en cuarenta antildeos
6HJ~QHOLQIRUPHsup3Estado de la poblacioacuten mundial 2015 un refugio en la tormentasup3HQOos uacuteltimos 20 antildeos los damnificados por desastres naturales sumaron en promedio cerca de 200 millones por antildeo cifra que triplica los 65 millones anuales de viacutectimas de epidemias adversidades tecnoloacutegicas y conflictos armados a nivel global
A pesar de que la mayoriacutea de los desplazamientos por desastres de origen siacutesmico y climaacutetico son internos y en ocasiones pueden cruzar fronteras no existen instituciones que puedan mitigar su sufrimiento
El cambio climaacutetico ha ocasionado maacutes de 4000 millones de heridos o damnificados en el mundo durante los uacuteltimos veinte antildeos ya que ha contribuido al desplazamiento humano acelerando sequiacuteas y la desertificacioacuten al igual que la erosioacuten costera y la salinizacioacuten de aguas subterraacuteneas y tierras
de cultivo Mientras las cataacutestrofes de origen siacutesmico han cobrado la vida a maacutes de un milloacuten de personas desde principios del presente siglo
La amenaza climaacutetica y siacutesmica en Colombia
Tras la erupcioacuten del Ruiz y la desaparicioacuten de Armero en 1985 el Gobierno instauroacute el Sistema Nacional para la Prevencioacuten y Atencioacuten de Desastres (SNPAD) que institucionaliza la gestioacuten del riesgo ya que esa falencia gravitoacute como causa fundamental del desastre
Inicialmente se disentildeoacute una dependencia del Ministerio de Gobierno para atender las fases de emergencias luego a raiacutez del terremoto del Eje Cafetero de 1999 se implementoacute la fase de reconstruccioacuten y finalmente tras las Nintildeas 20078 y 201011 el SNPAD pasoacute a un plano de mayor desarrollo organizacional al ocuparse tambieacuten de la prevencioacuten y mitigacioacuten de los desastres al tiempo que se creoacute el Fondo Nacional de Calamidades
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La gestioacuten del riesgo para enfrentar los huracanes tiene un manejo distinto del de los terremotos puesto que estos eventos tectoacutenicos se presentan de forma suacutebita Los huracanes son fenoacutemenos climaacuteticos donde intervienen gran nuacutemero de variables de comportamiento aleatorio como vientos temperatura y humedad y que igualmente se aborda con pronoacutesticos
En Colombia el desafiacuteo estaacute en estudiar de forma integral la amenaza climaacutetica a pesar de que dicha tarea estaacute a cargo del IDEAM y de que las sequiacuteas son poco frecuentes y los ciclones tienen incidencia marginal La Oficina de Pronoacutesticos y Alertas suele elaborar los avisos y boletines ambientales sobre huracanes para advertir sobre la posibilidad de lluvias intensas y marejadas con sus peligros colaterales
Si bien lo anterior procede para el archipieacutelago de San Andreacutes y Providencia por ser nuestro lugar maacutes comprometido en virtud de su latitud para el caso de la Guajira la ocurrencia de las tormentas
significa el advenimiento de lluvias esperadas para calmar la sed de la tierra
Para los terremotos los factores principales del riesgo son la influencia de las fuentes siacutesmicas y la caracterizacioacuten de las provincias sismo-tectoacutenicamente homogeacuteneas Alliacute deben considerase la frecuencia naturaleza y magnitud de los eventos ademaacutes de la vulnerabilidad fiacutesica de las construcciones asentamientos humanos expuestos en cada contexto y variaciones en la respuesta dinaacutemica del terreno ya que los suelos blandos al igual que el relieve agravan la intensidad local del
desastre
En Colombia ademaacutes del mapa de sismicidad elaborado por la Red Sismoloacutegica Nacional se ha expedido la norma siacutesmica NSR-10 sobre disentildeo y construccioacuten sismo resistente instrumento que para el efecto aplica un periacuteodo de retorno de 475 antildeos
Tambieacuten ha habido esfuerzos especiacuteficos en materia de microzonificacioacuten siacutesmica en las grandes ciudades y estudios sobre la tipologiacutea constructiva Sin embargo en muchas zonas de amenaza siacutesmica alta falta abordar dicha labor tal es el caso de las poblaciones ubicadas en fallas del sistema Cauca-Romeral el Margen Llanero y de la regioacuten del Paciacutefico
Fuente Gonzalo Duque Escobar In Razoacuten Puacuteblica Bogotaacute 20170918]
ENLACES UN
Amenaza para la Reserva de Riacuteo Blanco en Manizales
Cambio climaacutetico y sustentabilidad del territorio
Ciencias Naturales amp CTS
Clima extremo desastres y refugiados
Dinaacutemicas y contra rumbos del desarrollo urbano
El modelo de ocupacioacuten urbano ʹ territorial de Manizales
El territorio caldense un constructo cultural
Huracaacuten Iota tifoacuten que abate a San Andreacutes
Los guetos urbanos o la ciudad amable
Maacutes espacio puacuteblico para una ciudad sostenible e incluyente
Participacioacuten de la sociedad civil en el ordenamiento territorial
Reserva de Riacuteo Blanco reflexiones para prevenir un ecocidio
Un paiacutes con grandes retos ambientales
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CAPIacuteTULO 3
ESTRUCTURA DEL SUELO Y GRANULOMETRIacuteA
31 Caracteriacutesticas y estructura de las partiacuteculas minerales
311 Relaciones fino plusmn agregados
Los agregados sin finos como los talus presentan contacto grano a grano el peso volumeacutetrico es variable es muy permeable Estos materiales no son susceptibles a las heladas presentan estabilidad alta cuando estaacuten confinados y estabilidad baja en estado no confinado No es afectable por condiciones hidraacuteulicas adversas y es
de compactacioacuten difiacutecil
Los agregados con finos suficientes presentan densidad maacutes alta contacto grano a grano e incremento de la resistencia mecaacutenica Son resistentes a la deformacioacuten poseen mayor peso volumeacutetrico y su permeabilidad es menor Son susceptibles a las heladas Relativa alta estabilidad (confinado o no confinado) No muy afectable por condiciones hidraacuteulicas adversas Compactacioacuten difiacutecil
Los agregados con gran cantidad de finos es el caso de materiales coluviales no se presenta el contacto grano a grano los granos estaacuten dentro de una matriz de suelo fino en este estado disminuye
el peso volumeacutetrico son de permeabilidad baja son susceptibles a las heladas presenta baja estabilidad (confinado o no) y es afectable por condiciones hidraacuteulicas adversas No se dificulta su compactacioacuten
Principales propiedades demandadas por el ingeniero
El ingeniero civil debe identificar las propiedades de los suelos con el fin de evaluarlos en el momento de realizar las obras y lograr unas condiciones estables que garanticen la durabilidad y la estabilidad de las estructuras Estas propiedades son evaluables en laboratorio
1 Estabilidad volumeacutetrica Se refiere a lograr suelos con voluacutemenes constantes frente a la aplicacioacuten de cargas o debido a los agentes como el agua o el secado Los cambios de humedad
afectan la estabilidad volumeacutetrica y son las causas del levantamiento de pavimentos la inclinacioacuten de postes la rotura de tubos los asentamientos de muros y la inestabilidad de taludes La figura 32 presenta un talud conformado por suelo arcilloso inestable por el secado
2 Resistencia mecaacutenica Los suelos tienen una resistencia mecaacutenica que permite la estabilidad de las estructuras que soporta o de los taludes La humedad reduce la resistencia mientras que la compactacioacuten o el drenaje la eleva La disolucioacuten de cristales (arcillas sensitivas) baja la resistencia
Figura 31 Depoacutesitos de suelos
transportados
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3 Permeabilidad Es la capacidad de un suelo de permitir el paso de un fluido a traveacutes suyo La permeabilidad baja estimula el incremento de presioacuten de poros y es un factor detonante de deslizamientos Por otra parte el flujo de agua a traveacutes del suelo permeable de cohesioacuten baja puede originar la tubificacioacuten el arrastre de partiacuteculas soacutelidas y la erosioacuten interna del suelo
4 Durabilidad Es la capacidad que tiene el suelo de resistir a la accioacuten del medio ambiente que lo rodea (figura 32) o de la meteorizacioacuten fiacutesica o quiacutemica de la abrasioacuten o de cualquier otro proceso de deterioro El intemperismo la erosioacuten y la abrasioacuten amenazan la vida uacutetil de un suelo como elemento estructural y funcional
5 Compresibilidad Es la propiedad de un suelo relacionada con su susceptibilidad a disminuir su volumen cuando es sometido a cargas Afecta la permeabilidad altera la magnitud y sentido de las fuerzas inter-partiacutecula modificando la resistencia del suelo al esfuerzo cortante Los suelos poco compresibles son susceptibles a sufrir desplazamientos
Las anteriores propiedades se pueden modificar o alterar de muchas formas por medios mecaacutenicos al compactar el suelo la instalacioacuten de subdrenaje medios eleacutectricos cambios de temperatura o adicioacuten de estabilizantes (cal cemento asfalto sales etc)
Tabla 31 Propiedades ingenieriles de los componentes del suelo
ma b m m m b mb mb ma m
ma a a m m b mb mb ma ma
ma a a ma ma a b mb a m
b mb b b b m b ma m ma
a a a a m a ma b m
mb m a a b m mb mb b
a m mb ma ma b m mb mb ma
Cu
idad
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idad
ma muy alto a alto m moderado bbajo mbmuy bajo
Permeabilidad seco
Permeabilidad humedo
Estabilidad volumeacutetrica
Plasticidad cohesioacuten
Resistencia seco
Resistencia humedo
Compacatcioacuten oacuteptima
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aComponente
Figura 32 El suelo de la corona del talud es inestable la contraccioacuten y el agrietamiento inducidos por el secado del sol y el viento hasta la deshidratacioacuten del suelo lo hace perder su funcionalidad (Carlos E Escobar P)
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Figura 33 Estructura de suelos
313 Estructura de los suelos plusmn Faacutebrica textural y estructural del suelo
La estructura primaria en su estado natural es la disposicioacuten y el estado de agregacioacuten de los granos lo que depende del ambiente de meteorizacioacuten en el caso de los suelos residuales o del ambiente de deposicioacuten en el caso de los suelos transportados El resultado es faacutebrica textural que hereda el suelo
Otras discontinuidades en la masa por ejemplo los pliegues o las fracturas por actividad de la tectoacutenica el vulcanismo etc o las que marcan ciclos de actividad geoloacutegica (planos de estratificacioacuten disolucioacuten alteracioacuten etc) son la estructura secundaria y constituyen aspectos estructurales a mayor escala esta es la faacutebrica estructural que hereda el suelo (relictos)
En el proceso de sedimentacioacuten las partiacuteculas soacutelidas estaacuten sometidas a fuerzas mecaacutenicas y eleacutectricas Las primeras afectan todas las partiacuteculas (ambientes turbulentos gravedad etc) y las segundas a las partiacuteculas finas (atraccioacuten repulsioacuten y enlaces ioacutenicos en medios acuosos) Cuando dominan fuerzas de atraccioacuten eleacutectrica se produce la floculacioacuten y cuando dominan las de repulsioacuten las partiacuteculas se separan formando suelos dispersivos La temperatura y concentracioacuten ioacutenica influyen en la incidencia del medio acuoso de la sedimentacioacuten
El suelo puede fallar por los granos minerales (falla por la faacutebrica textural) o por la liga de los granos minerales (falla por la faacutebrica estructural)
Asiacute la estructura primaria puede ser
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Tabla 32 Textura y faacutebrica de materiales rocosos
314 Tipos de falla por discontinuidades en roca
La geotecnia incluye el estudio de la estabilidad de taludes Uno de los aspectos maacutes importantes es identificar los mecanismos de falla de los taludes Las fallas maacutes comunes en suelos son la falla circular ocurre en taludes conformados por suelos o por masas de roca intensamente fracturada la falla traslacional es maacutes frecuente en suelos que reposan sobre una roca o un suelo maacutes compacto y estable la falla planar ocurre a traveacutes de discontinuidades o diaclasas cuando el buzamiento es menor al del talud y mayor al aacutengulo de friccioacuten la falla en cuntildea ocurre cuando dos familias de discontinuidades producen cuntildeas con liacutenea de cabeceo buzando maacutes suave que el talud La falla por volteo se presenta cuando el buzamiento casi vertical o contrario el pandeo por friccioacuten plaacutestica y el pateo ocurren cuando los bloques de roca se disponen paralelos a la pendiente y
pierden el taloacuten En masas con mecanismos de falla planar o de cuntildea la friccioacuten que se desarrolla a lo largo del plano puede sostener los bloques inestables y en el caso de las cuntildeas cuando las discontinuidades estaacuten poco inclinadas Recueacuterdese que los suelos residuales heredan las debilidades GH OD URFD HVWDV VH GHQRPLQDQ sup3UHOLFWRVacute DV GLVFRQWLQXLGDGHV HQ ORVPDFL]RV URFRVRV IRUPDQrelictos y las masas pueden fallar por los planos heredados de la faacutebrica estructural
Calse Grano Entrelazada Cementada Consolidada Foliada Cementada Consolidada
Fino Basalto
Grueso Granito
Fino Toba
Grueso Aglomerado
Cristalina Fino Hortels Pizarra
Grueso Maacutermol Gneis
Claacutestica Fino Milonita
Grueso Brecha
Fino Caliza Oolitica
Grueso
FinoLimolita
CalcaacutereaArcillolita Lutita Calcaacuterea Lutita Arcillosa
GruesoConglomerado
Calcaacutereo
Conglomerado
Arenoso
Lutita
CuarzosaLutita Arenosa
Piroclaacutestica
Flonita
Protomilonita
IacuteGN
EO
ME
TA
MOacute
RF
ICO
SE
DIM
EN
TA
RIO
Grano-
cristalina
Claacutestica
Fabrica orientadaFabrica no orientadaTextura
OR
IGE
N
Cristalina
Figura 34 Tipos de fallas por discontinuidades en taludes construidos sobre macizos rocosos
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315 El contexto para facilitar el texto geoteacutecnico
La mecaacutenica de suelos exige actividades de campo que incluyen las campantildeas de prospeccioacuten de suelos incluyendo la toma de muestras visitas para verificar el estado de las aacutereas a intervenir la identificacioacuten de los rasgos geoteacutecnicos como grietas contactos cambios de suelos aprovechando los escarpes y los taludes aledantildeos al sitio de estudio Las observaciones de campo deben anotarse en forma apropiada incluyendo ademaacutes los datos de localizacioacuten la fecha y el ejecutor entre otros tales como los que siguen a continuacioacuten que son importantes y fundamentales para el eacutexito del trabajo
Profundidad del suelo los espesores y la localizacioacuten de los contactos referenciados a la superficie del suelo permiten configurar el arreglo de los suelos los planos de contacto y las condiciones que favorecen o no la estabilidad de una estructura
Color El color del suelo incluyendo diversos colores (abigarrado) cuando se contamina o cuando existen vetas permiten una clasificacioacuten por comparacioacuten y hacer la localizacioacuten de los estratos de suelo
Inclusiones Los suelos tienen inclusiones de carbonatos hierro raiacuteces materia orgaacutenica etc Estas inclusiones le pueden disminuir la calificacioacuten como un suelo que hace parte de la cimentacioacuten de una estructura
Tipo de perfil La exploracioacuten del suelo se puede realizar por medio de sondeos (exploracioacuten indirecta con la toma de muestras) apiques y trincheras (exploracioacuten directa y la toma de muestras) o mediante la revisioacuten de los taludes o escarpes cuando se trata de escarpes dejados por un deslizamiento
Presencia del nivel freaacutetico La profundidad a la cual aparece el nivel freaacutetico El nivel freaacutetico tiene fluctuaciones en los inviernos y los veranos La identificacioacuten de capas de suelo maacutes impermeables es de gran utilidad para configurar los modelos fiacutesicos necesarios para el modelado de un talud
Presencia de humedad Profundidades del suelo con humedades altas principalmente en los cambios litoloacutegicos o cerca de manantiales de agua permiten trazar estrategias para realizar el control y conservar estables la humedad y la estabilidad de un suelo
Geologiacutea El tipo de roca y las formaciones en la regioacuten son el soporte de los suelos sus oriacutegenes y su evolucioacuten por los procesos de alteracioacuten y meteorizacioacuten
Aguas superficiales La presencia de aguas concentradas que contribuyen a la erosioacuten o a los deslizamientos cuando se pueden incorporar al suelo por las grietas los caudales la coloracioacuten del agua (oacutexidos de hierro) la turbidez cuando se presenta erosioacuten interna entre otros
Erosioacuten Tipo de erosioacuten La erosioacuten es una causa de la peacuterdida de funcionalidad del suelo como estructura que integra un proyecto y es siacutentoma de la baja resiliencia frente al cambio climaacutetico
Vegetacioacuten Tipo de vegetacioacuten la vegetacioacuten contribuye a localizar zonas huacutemedas Ademaacutes es un elemento que integra la solucioacuten a los problemas de taludes de ingenieriacutea
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Presencia de deslizamientos Los procesos de inestabilidad existentes Los mecanismos de falla las aacutereas afectadas por los movimientos y las causas de los procesos son indicadores de los tipos de problemas que se deben abordar en la ingenieriacutea
Uso y manejo del suelo Si son pastos cultivos o aacutereas duras Es necesario localizar las aacutereas de cultivos limpios y semilimpios en laderas pendientes las aacutereas protegidas con vegetacioacuten nativa los procesos denudativos asociados con el fin de integrar la vegetacioacuten dentro de las soluciones
Textura y consistencia Identificar si el suelo es arenoso arcilloso entre otros es soporte para resaltar las cualidades o dificultades que pueden generar estos suelos los suelos limosos y arenosos son susceptibles a erosioacuten mientras que los suelos arcillosos son maacutes resistentes a la erosioacuten pero dificultan el subdrenaje por tener permeabilidades muy bajas
Micro relieve en los suelos Identificar el estado de los contacto entre suelos anomaliacuteas del relieve
316 Definiciones
Sensibilidad O susceptibilidad de una arcilla es la propiedad por la cual al perder el suelo su estructura natural cambia su resistencia hacieacutendose menor y su compresibilidad aumenta
Tixotropiacutea Propiedad que tienen las arcillas en mayor o menor grado por la cual despueacutes de haber sido ablandada por manipulacioacuten o agitacioacuten puede recuperar su resistencia y rigidez si se deja en reposo y sin cambiar el contenido de agua inicial
Desagregacioacuten Delesnamiento o desintegracioacuten del suelo Cuando se dantildea su estructura al experimentar ciclos de humedecimiento y secado por calor y viento
Muestra inalterada Calificacioacuten de valor relativo para un espeacutecimen de suelo tomado con herramientas apropiadas retirado del terreno con los cuidados debidos transportado conservado y llevado al aparato de ensayo de manera que pueda considerarse que las propiedades del suelo natural que se desean conocer en la muestra no se han modificado de manera significativa
Muestra alterada Espeacutecimen con su estructura disturbada Se emplea para verificar la continuidad de un estrato de suelo y son uacutetiles para realizar ensayos de plasticidad granulometriacutea humedad natural entre otros
Suelo grueso-granular Son los suelos conformados por partiacuteculas de mayor tamantildeo guijarros gravas y arenas Su comportamiento estaacute gobernado por las fuerzas de gravedad
Suelos fino-granulares Son aquellos conformados por limos y arcillas Su comportamiento estaacute regido por fuerzas eleacutectricas fundamentalmente
Suelos pulvurulentos Son suelos no cohesivos o suelos gruesos pero limpios (sin finos) es decir grueso-granulares limpios
Arcillas Vs limos En estado seco o huacutemedo tiene maacutes cohesioacuten la arcilla La arcilla seca es dura mientras el limo es friable o pulverizable Huacutemedos la arcilla es plaacutestica y el limo poco plaacutestico Al tacto la arcilla es maacutes suave y a la vista el brillo maacutes durable
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318 Suelos especiales
En la mecaacutenica de suelos se presenta con frecuencia suelos con comportamientos que ameritan ensayos especiales para determinar algunas propiedades que pueden afectar las estructuras cimentadas en ellos
Suelos expansivos La expansioacuten se explica por adsorcioacuten de agua dada la deficiencia eleacutectrica del suelo su alta superficie especiacutefica y su capacidad catioacutenica de cambio Los problemas que ocasionan estaacuten vinculados con las altas presiones y grandes deformaciones por el hinchamiento que sufre el suelo Son expansivos algunas veces los suelos clasificados como limos inorgaacutenicos de plasticidad alta (MH) las arcillas de plasticidad alta (CH) con liacutemites liacutequidos mayores de 50
Solucioacuten a los problemas por expansioacuten de suelos La solucioacuten para controlar la expansioacuten de estos suelos es colocar una carga que aplique una presioacuten mayor a la presioacuten maacutexima de expansioacuten del suelo otra alternativa es conservar la humedad natural (w) constante aislando el volumen expandible Mantener la humedad final del suelo con la humedad natural (drenando) Disminuir la presioacuten de expansioacuten bajando la capacidad catioacutenica con Ca++ y Mg++ Reemplazar el suelo traspasar la capa problemaacutetica por medio de pilotes a friccioacuten negativa En la haloisita la cal no es buena pero al calentarlo a 60 degC pasa a ser caolinita
Suelos dispersivos En estos suelos ocurre una defloculacioacuten de las arcillas El fenoacutemeno quiacutemico es propio de suelos salinos cuando por presencia de sodio se desplaza el agua recieacuten venida y adsorbida para romper los enlaces
La verificacioacuten del potencial dispersivo se hace contando iones disueltos de Na+ Mg++ Ca++ y K+ y comparando con el total de sales en teacuterminos de concentracioacuten
El efecto de la dispersioacuten es la erosioacuten interna o tubificacioacuten y la peacuterdida de resistencia del suelo por destruccioacuten de su estructura
En un ensayo de erodabilidad todos los suelos dispersivos son erodables Los suelos dispersivos son soacutedico-caacutelcicos y la solucioacuten a los problemas es incorporar cal viva para neutralizar el Na+ Se presentan en el Huila y Guajira (ambientes aacuteridos y suelos marinos)
Suelos colapsables Los limos originados en suelos de cenizas volcaacutenicas son colapsables especialmente cuando son remoldeados el liacutemite liacutequido (LL) de las cenizas volcaacutenicas es muy alto y sus enlaces ioacutenicos son deacutebiles Los suelos de origen eoacutelico -las cenizas tienen algo de eso- son susceptibles el agua (pocas veces) y el sismo en casos de licuacioacuten hacen colapsar el suelo
Suelos orgaacutenicos El primer producto de estos materiales es la turba que es materia orgaacutenica en descomposicioacuten Por su porosidad y estructura tiene alto contenido de humedad baja resistencia alta compresibilidad e inestabilidad quiacutemica (oxidable) Deben evitarse como material de fundacioacuten y como piso para rellenos El humus es de utilidad econoacutemica y ambiental por lo que debe preservarse
Suelos solubles La disolucioacuten se presenta en suelos calcaacutereos (calizas plusmn yesos)
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El aacutecido carboacutenico producido ataca de nuevo los carbonatos del suelo por lo que es recomendable aislar la estructura del flujo de agua
319 Recoleccioacuten de muestras en el terreno
Equipo
Barreno manual motorizado o equipo de perforacioacuten
Varillas de extensioacuten
Bolsas para muestras y recipientes para contenido de humedad
Llaves inglesas para articular las varillas de extensioacuten del barreno
Decaacutemetro para localizar perforaciones para medir los espesores de los estratos de suelos y la profundidad del nivel freaacutetico
Formato para el registro del sondeo
Laacutepiz y borrador
Objetivo Conseguir muestras de suelo en un sondeo manual Las muestras recuperadas pueden ser alteradas o de bolsa en forma inalterada por medio de tubos shelby o pared delgada Las muestras se deben identificar al vincularlas al sondeo y reportar la profundidad a la que fue extraiacuteda
El objetivo del trabajo de campo es la elaboracioacuten de un perfil de suelos para identificar la estratigrafiacutea del terreno (presencia de los perfiles del suelo su espesor) aprovechando la perforacioacuten para identificar la profundidad del nivel freaacutetico la presencia de suelos orgaacutenicos entre otras observaciones que se realizan en el campo
Procedimiento se realiza la perforacioacuten y se hace el registro de los suelos encontrados se toman muestras para humedad por cada metro de perforacioacuten donde cambie el estrato o la apariencia del suelo Al recuperar las muestras se debe cuidar que no pierdan humedad y para ello no se debe demorar en conservar hermeacuteticas las muestras
Las muestras se rotulan con los datos suficientes y necesarios para identificar el sito de toma de la muestra se anota en el formato del registro del sondeo y se guarda en un sitio adecuado donde no sufra alteracioacuten por la peacuterdida de humedad Si se encuentra el nivel freaacutetico eacuteste se reporta en el formato del sondeo Se acostumbra dejar la perforacioacuten abierta para verificar el nivel freaacutetico el diacutea siguiente
Figura 35 Equipo para exploracioacuten manual
Ca CO3 + H2O + CO2 Ca (OH)2 + H2CO3
el aacutecido carboacutenico
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32 GRANULOMETRIacuteA
321 Anaacutelisis granulomeacutetrico
Proceso de laboratorio que permite determinar la proporcioacuten en que participan los granos del suelo en funcioacuten de sus tamantildeos Esa proporcioacuten se llama gradacioacuten del suelo
La gradacioacuten por tamantildeos es diferente al teacutermino geoloacutegico en el cual se alude a los procesos de construccioacuten (agradacioacuten) y la destruccioacuten (degradacioacuten) del relieve por fuerzas y procesos tales como tectonismo vulcanismo erosioacuten sedimentacioacuten entre otros
322 Meacutetodos de anaacutelisis granulomeacutetrico
La separacioacuten de un suelo en diferentes fracciones seguacuten sus tamantildeos resulta necesaria para la conocer su competencia y eficiencia desde la perspectiva geoteacutecnica Esta accioacuten comprende dos tipos de ensayos por tamizado para las partiacuteculas gruesoplusmngranulares (gravas y arenas) y el de sedimentacioacuten para la fraccioacuten fina del suelo (limos y arcillas) estos uacuteltimos dado su comportamiento
plaacutestico no son discriminables por tamizado
3221 Meacutetodo del tamizado
Una vez se seca el suelo en el horno o al aire se pulveriza se hace pasar por una serie organizada de tamices de agujeros con tamantildeos decrecientes y conocidos de arriba hacia abajo El primer tamiz es el de mayor tamantildeo y es donde inicia el tamizado Se tapa con el fin de evitar las peacuterdidas de finos el uacuteltimo tamiz estaacute abajo y descansa sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices y recibe el material maacutes fino no retenido por ninguacuten tamiz
Figura 37 Mallas para tamices En Blog Apuntes Ingenieriacutea Civil
Horizontes A y B
ColuvioacutenSaprolitoRoca
Figura 36 Esquema tridimensional de una exploracioacuten de suelos
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Con sacudidas horizontales y golpes verticales mecaacutenicos o manuales se hace pasar el suelo por la serie de tamices de arriba abajo para luego pesar por separado el suelo retenido en cada malla
3222 Meacutetodos de sedimentacioacuten
Se puede realizar por dos procedimientos el meacutetodo del hidroacutemetro y el meacutetodo de la pipeta Ambos se soportan en las caracteriacutesticas de la sedimentacioacuten de las partiacuteculas del suelo en un medio acuoso Se DSOLFDQWDOHVPpWRGRVDOsup3VXHORILQRacuteHVGHFLUDOTXHKDTXHGDGRHQHO IRQGR GH ORV WDPLFHV TXH VH GHQRPLQD sup3SDVDplusmnacute PDWHULDOconstituido por limos y arcillas
a) Meacutetodo del hidroacutemetro
Se toma una probeta con agua se introduce suelo se agita hasta lograr una suspensioacuten uniforme luego se deja en reposo para ir midiendo con hidroacutemetro para distintos tiempos transcurridos la densidad de la suspensioacuten disminuye a medida que las partiacuteculas se asientan La profundidad del densiacutemetro es variable con la densidad de la suspensioacuten (ARQUIacuteMEDES) es la base para calcular esa distribucioacuten de tamantildeos de granos finos que pasa la malla o tamiz No 200 con f = 0074 mm El sistema se calcula con el apoyRGHsup3DHGH6RWNHVacuteGRQGH
(31)
En donde
v = velocidad en cmseg = constante
n = viscosidad en Poises = grcm sg
g = gravedad en cmseg2
rs rF = densidades de los soacutelidos y la suspensioacuten en grcm3
D = diaacutemetro de una esferita (diaacutemetro equivalente) en cm
Con la expresioacuten 31 se obtiene la del diaacutemetro equivalente D
(32) 18
(
18
t
HBvB
vn
g
vnD
FSFS
-
-
ggrr
Puesto que la viscosidad y el peso unitario del fluido (gF = dF13JFDPELDQFRQODWHPSHUDWXUDsup37acutehabriacutea de calcularse B B = f(T gS) En la ecuacioacuten 32 la velocidad v es H sobre t (v = Ht)
El nuacutemero N de partiacuteculas con f gt D usado en la curva granulomeacutetrica se calcula con la profundidad H del centro del hidroacutemetro la que dependeraacute de la densidad de la suspensioacuten
Figura 38 Hidroacutemetro
cmsg
mm
(Nordf10051D2)
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La foacutermula 31 es vaacutelida siacute 02m pound D pound 02mm (soacutelo limos)
Entonces
)Dcon partiacuteculas de (100)1(
)(vBV
SGSW
WFSGN
-
- f
gg
En donde GS es la gravedad especiacutefica de los soacutelidos V es el volumen de la suspensioacuten WS es el peso de los soacutelidos de la suspensioacuten gF es el peso unitario de la suspensioacuten a la profundidad H gW es el peso unitario del agua
Toda esta situacioacuten alude a medidas hechas sucesivamente despueacutes de transcurrido un tiempo t en el que a la profundidad H no existen partiacuteculas con diaacutemetro equivalente mayor que D dado que ellas se han sedimentado (en minutos horas o diacuteas)
b) Meacutetodo de la pipeta
A diferencia del anterior aquiacute se deja constante el valor de H Tambieacuten se parte de una suspensioacuten aguaplusmnsuelo uniforme en el instante inicial que con el tiempo se modifica dado que las partiacuteculas de mayor diaacutemetro se precipitan a mayor velocidad con fundamento en la Ley de Stokes A distintos tiempos desde el inicio se toman muestras de la suspensioacuten a una misma profundidad predeterminada (H0)
De cada muestra obtenida se determina el peso de los soacutelidos contenido por unidad de volumen de la suspensioacuten lo que constituye la base para el caacutelculo de la distribucioacuten (en proporcioacuten) de los tamantildeos de las partiacuteculas finas
Ajuste por menisco El agua turbia no deja leer la base del menisco con el hidroacutemetro (Figura 38)
Se lee RL y la correccioacuten seraacute c = RL plusmn RREAL luego RREAL = RL plusmnc (corregido)
33 Curva granulomeacutetrica
Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentacioacuten se llevan a un graacutefico llamado curva granulomeacutetrica La fraccioacuten gruesa tendraacute denominaciones seguacuten el sistema
SISTEMAS BRITAacuteNICO 1 AASHTO 2 ASTM 3 SUCS 4
f (mm) f (mm) f (mm) f (mm)
Grava 60 plusmn 2 75 plusmn 2 gt 2 75 plusmn 475
Arena 2 plusmn 006 2 plusmn 005 2 plusmn 0075 475 plusmn 0075
Limo 006 plusmn 0002 005 plusmn 0002 0075 plusmn 0005
lt 0075 FINOS
Arcilla lt 0002 lt 0002 lt 0005
Tabla 33 Denominacioacuten de suelos seguacuten sistemas de Clasificacioacuten
4 Sistema Unificado de
Clasificacioacuten de Suelos
3 American Society for
Testing and Materials
2 American Association of
RLC
R
RL Lectura del menisco
R Lectura real
Figura 39 Correccioacuten por menisco
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En los suelos gruesoplusmngranulares el diaacutemetro equivalente estaacute referido al agujero cuadrado de la
malla para los finos al diaacutemetro equivalente de una esfera
La curva se dibuja en papel semilogariacutetmico con una escala aritmeacutetica en las ordenadas que permiten identificar los porcentajes en peso de partiacuteculas con diaacutemetro menor que cada uno de los lados de las abscisas La escala logariacutetmica en las abscisas presenta los tamantildeos de los granos en miliacutemetros Esta escala en razoacuten de que los diaacutemetros variacutean de cm mm y m Esta clasificacioacuten es necesaria en
geotecnia pero no suficiente Se complementa siempre la granulometriacutea con el ensayo de Liacutemites de Atterberg que caracterizan la plasticidad y consistencia de los finos en funcioacuten del contenido de humedad
34 Descripcioacuten de la gradacioacuten
La forma de la curva de distribucioacuten de tamantildeos de las partiacuteculas indica si los tamantildeos variacutean en un rango amplio (curva C) o estrecho (curva B) si el rango tiende a los tamantildeos mayores del suelo grueso (A) o a los menores de un suelo fino (C) Si todos los tamantildeos tienen proporciones en peso relativamente iguales el rango es amplio y la curva suave el suelo asiacute seraacute bien gradado como A y C La mala gradacioacuten puede ser por falta de extensioacuten (B) o por discontinuidad En suelos granulares la gradacioacuten expresada numeacutericamente se puede determinar con el apoyo del coeficiente de uniformidad Cu y con el coeficiente de curvatura Cc
gege
31
arenasen 6 a 4cuando gradadobien
6010
230
10
60
Cc
GravasenCu
DD
DCc
D
DCu
Cuanto maacutes alto sea Cu mayor seraacute el rango de tamantildeos del suelo Los Di i = 10 30 60 son los tamantildeos o diaacutemetros de las partiacuteculas para el cual el i del material es maacutes fino que ese tamantildeo
Figura 310 Curva granulomeacutetrica
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En la figura 39 la curva A representa un suelo bien gradado y de grano grueso La curva B representa un suelo mal gradado de poca uniformidad (curva parada sin extensioacuten) el suelo C corresponde a una arcilla limosa (suelo fino) Las expresiones T4 T40 y T200 corresponden a la denominacioacuten de los tamices o mallas
Figura 311 Las curvas de distribucioacuten de los suelos anteriores permiten observar que A se ajusta
mejor a la forma de la campana de Gauss mientras B resulta apuntalada y C aplanada
Tamices La muestra de suelo se hace pasar a traveacutes de un juego de tamices de aberturas descendentes Esa operacioacuten de laboratorio se denomina cribado o tamizaje El cribado por mallas se usa para obtener las fracciones correspondientes a los diferentes tamantildeos de partiacuteculas que constituyen el suelo para conocer la fraccioacuten de suelo que es menor que cada apertura de tamiz partiendo de los mayores tamantildeos se van tamizando las fracciones de suelo de tamantildeos cada vez menores hasta el suelo maacutes fino correspondiente a la malla No 200 (0074 mm)
La Tabla 34 muestra el rango de tamices con el Tamantildeo de las Mallas para la Elaboracioacuten de la Curva Granulomeacutetrica seguacuten el ASTM
Designacioacuten
f abertura
Designacioacuten f abertura
3 pulgadas 75 mm Ndeg 16 1180 m 2 pulgadas 50 mm Ndeg 20 850 m
1 frac12 pulgadas
375 mm Ndeg 30 600 m
1 pulgada 25 mm Ndeg 40 425 m frac34 pulgada 19 mm Ndeg 50 300 m 38 pulgada 95 mm Ndeg 60 250 m
Ndeg 4 475 mm Ndeg 100 150 m
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Ndeg 8 236 mm Ndeg 140 106 m Ndeg 10 2 mm Ndeg 200 75 m
Tabla 34 - Serie de tamices o mallas
Tabla 35- TAMANtildeOS DE GRANOS
Denominacioacuten de Tamantildeos Diaacutemetros dominantes Suelo representativo
Muy gruesos gt 60 mm Cantos o boleos
Gruesos 60 a 2 mm Grava
Medianos 2 a 006 mm Arena
Finos 006 a 0002 mm Limo
Muy finos lt 0002 mm Arcilla
Alberto J Martiacutenez Vargas 1990
Ejercicio 31
Calificar las curvas anteriores calculando los coeficientes Cu y Cc
CURVA D10 D60 D30 Cu Cc Observacioacuten
A 04 20 40 67gtT4 500 20 Grava bien gradada
B 18 44 29 67ltT4 240 11 Arena mal gradada
C 0001 014 0009 55gtT200 NO PROCEDE Suelo fino ver liacutemites
D 0005 020 0012 60gtT200 NO PROCEDE Suelo fino ver liacutemites
SUCS Gravas Cu gt 4 arenas Cu gt 6 T4 = 475 mm T200 = 0075 mm
Tapa
Bandejaa Serie tiacutepicab Serie alterna
Figura 312 Serie de tamices
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Ejercicio 32
Dados los pesos retenidos dibuje la curva de la arena dada
TAMIZ f mm W retenido retenido
que pasa
4 475 97 19 981
10 200 395 79 902
20 0840 716 143 759
40 0425 1291 258 501
60 0250 1074 215 286
150 0150 1050 210 76
200 0075 85 18 59
Bandeja 13 X
4721 gr 941
Muestra seca 500 gr peacuterdida por lavado 2790 gr total = 4721 gr int 944
Porcentaje retenido en el T4 = (97500) 100 = 19 porcentaje que pasa = 100 plusmn 19 = 918
Explicacioacuten
SUCS seguacuten Esto
5) 200 pasa ( limpia Es T40 - T10 entre (gran fina Es
) 50 T4 pasa que ( arena es y gradada Pobremente
850530150
2260
6010
230
53150
530
10
60
DD
DCc
D
DCu
Ejercicio 33
Se tienen dos materiales a y b que no llenan los requerimientos del constructor Se encuentra que
para llenarlos el material a pude aportar los gruesos y b los finos requeridos si se mezclan Obtenga una solucioacuten que satisfaga las especificaciones dadas en el proyecto
Solucioacuten
Dsup3IyUPXODEiVLFDacuteSDUDPH]FODUGRVPDWHULDOHVHV3 D$E
Siendo P = de la mezcla que pasa por un tamiz dado
A B = de a y b que pasan por un tamiz dado
a b = en que a y b entran en la combinacioacuten
Asiacute - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - a + b = 10 (II)
Luego llevando II a I P = (1-b)A + bB o sea
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P plusmn A = b(B plusmn A) de donde
Y similarmente (III)
Malla ocircparapara ograveparapara 38parapara T4 T8 T30 T50 T100
T200
Especificacioacuten
100 8010
0
7090 5070 3550 1829 1323 816 410 Del constructor
a 100 90 59 16 32 11 0 0 0 Disponible b 100 100 100 96 82 51 36 21 92
Obseacutervese que el material a aporta los gruesos y el b los finos
Se escoge cualquier tamiz (por ejemplo el 8) y un valor P en el rango de las especificaciones (el promedio P8 = (35+50)2 = 425) Tambieacuten se puede acercar este punto al material maacutes econoacutemico o maacutes apropiado desplazando asiacute la curva de la mezcla pero se debe verificar que no se salga del rango de las especificaciones
Siendo A = 32 B = 82 con (III) a = 05 b = 05 Entonces
Malla ocircparapara ograveparapara 38parapara T4 T8 T30 T50 T100
T200
05 a 50 45 295 8 16 06 0 0 0 Para mezclar 05 b 50 50 50 48 41 25 18 105 46 Total 100 95 795 56 426 256 18 105 46 Mezclado
Obseacutervese que el nuevo material cumple con lo especificado Este problema tambieacuten se puede resolver graacuteficamente dibujando las curvas de los dos materiales e interpolando entre ellas la curva de la mezcla con una proporcioacuten constante seguacuten los valores deseados de a y b y dibujando las fronteras de las especificaciones para observar si la mezcla se mantiene adentro de ese rango
DOCUMENTOS DE SOPORTE ON LINE
Macizos rocosos Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Descripcioacuten del macizo rocoso introduccioacuten a la ingenieriacutea de rocas de superficie y
subterraacuteneas Suaacuterez Burgoa Ludger Oswaldo (2014) Descripcioacuten del macizo rocoso introduccioacuten a la ingenieriacutea de rocas de superficie y subterraacuteneas Ludger Oswaldo Suaacuterez Burgoa Medelliacuten
Edafologiacutea General Medina O Heacutector (1969) Memoria sobre las actividades docentes e investigativas en la Facultad de Ciencias Agriacutecolas Universidad Nacional de Colombia sede Medelliacuten
Granulometriacutea Ceacutesar Garciacutea Andreu Joseacute Miguel Saval P Francisco Baeza B Antonio Joseacute Tenza A (2009) Praacutectica de Materiales de Construccioacuten Universidad de Alicante Espantildea
Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
AB
APb
-
-
BA
BPa
-
-
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Ejercicio 34
Dados los pesos retenidos dibuje la curva granulomeacutetrica y determine si el suelo estaacute bien o mal gradado
P1 1000 gr
TamizDiametro
(mm)
Peso
retenido
(gr)
Retenido
que
pasa
4 475 50
8 236 100
10 200 120
20 085 130
40 0425 150
60 025 150
100 015 120
140 0106 100
200 0075 80
Total
Ejercicio 35
Dados los pesos retenidos dibuje la curva granulomeacutetrica y determine si el suelo estaacute bien o mal gradado
P1 10330 gr P2 99097
TamizDiametro
(mm)
Peso
retenido(
gr)
Retenido
que
pasa
2 5080 8748
15 3810 3108
1 2540 7063
34 1905 6199
12 1270 1274
38 953 9579
14 635 1194
4 475 10346
8 336 15243
20 085 10704
40 0425 3427
fondo 4203
Total
Ejercicio 36
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P1 500 gr
Tamiz DiaacutemetroPeso
retenidoPonderacioacuten
Peso
retenido
ajustado
Suelo
retenido
que
pasa
No (mm) gr gr gr
10000
4 475 970 057 1027 205 9795
10 200 3950 233 4183 837 8958
20 085 7160 423 7583 1517 7441
40 043 12910 763 13673 2735 4707
60 025 10740 635 11375 2275 2432
140 0106 10500 621 11121 2224 208
200 0075 850 050 900 180 028
Fondo 130 008 138 028 000
S P 47210 gr 50000 gr
DS 2790 gr
Realizar el ensayo de granulometriacutea a una muestra de 500 gr de una arena limpia
y hacer la clasificacioacuten
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Ejercicio 37
siendo
WR Peso retenido en cada tamiz
Pd Ponderacioacuten
d60 0574 mm
d30 0298 mm
d10 0157 mm Condicioacuten
Cu 37 Cugt4
Cc 10 1ltCclt3
Al realizar el ensayo de granulomtriacutea y pesar la muestra retenida en cada tamiz
se encuentra que la suma final es 47210 gr 2790 gr menos que el peso inicial
de la muestra Para ajustar la curva se procede al ajuste por ponderacioacuten
aumentando al peso retenido en cada tamiz un peso proporcional al peso
retenido en cada uno
La muestra es una arena limpia mal gradada (SP)
p
sRd
WP
S
D
10
60
d
dCu
1060
2
30
dd
dCc
Tamiz DiametroPeso retenido
de suelosSuelo retenido Pasante
No (mm) (gr)
25 6350 000 000 100
2 5080 32090 644 9356
15 3810 28110 564 8791
1 2540 73500 1476 7315
34 1905 38820 780 6536
12 1270 53300 1070 5465
38 953 35190 707 4759
4 475 68080 1367 3392
8 236 49780 1000 2392
16 118 44640 896 1496
30 060 19860 399 1097
50 030 21700 436 661
100 015 23860 479 182
200 008 3760 076 107
Fondo 5310 107 000
498000
cu 3433
cc 185
El material es una grava bien gradada (GW)
Se necesita realizar el ensayo de granulometriacutea de una grava y
para ello se llevoacute al laboratorio una muestra de este material
Realizar la clasificacioacuten para determinar si estaacute bien gradada
10
60
d
dC u
1060
2
30
dd
dCc
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Ejercicio 38
DOCUMENTOS DE COMPLEMENTO
Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2020) U Nacional de Colombia
httpsrepositoriounaleducobitstreamhandleunal3145manualgeopdf
Tuacuteneles Videos y Documentos httpsgodueswordpresscom20140104tuneles-videos-y-documentos
MANUAL DE GEOLOGIacuteA PARA INGENIEROS Duque Escobar Gonzalo
Universidad Nacional de Colombia (2020) See more at
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Tamiz DiametroPeso retenido
de material
Porcentaje
retenido
Porcentaje
que Pasa
No (mm) (gr)
100
12 127 636 1319 8681
38 9525 582 1207 7474
4 475 557 1155 6319
8 236 457 948 5371
10 200 103 214 5158
16 118 215 446 4712
20 085 362 751 4407
40 043 402 834 3573
60 025 441 915 2659
100 015 478 991 1667
140 0106 254 527 1141
200 0075 257 533 608
Fondo 78 162 000
482
D60 368
D30 029 Cu 402
D10 009 Cc 02
Plasticidad de la fraccioacuten que pasa el tamiz No 40
LL 385
LP 212 SUCS
IP 173 CL
Realizar el ensayo de granulometriacutea de una muestra de
una arena contaminada con un suelo fino y clasificarla
El material es una arena mal gradada arena arcillosa (SP-SC)
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LECTURA 3 GOBERNANZA FORESTAL PARA LA ECORREGIOacuteN ANDINA
Imagen Izq Selva Tropical Andina y Der Guadua de la Ecorregioacuten Cafetera Creacuteditos en la imagen
A continuacioacuten dos notas verdes asociadas a la regulacioacuten hiacutedrica y a la estabilidad de nuestros suelos sobre nuestro patrimonio bioacutetico con la idea fundamental de crear
conciencia sobre la importancia de avanzar en el desarrollo de una cultura forestal del suelo y del agua que abarque a todos los miembros de la cadena forestal e incluso a los consumidores finales En relacioacuten con los bosques y con el agua maacutes importante que la
cantidad de agua disponible y extensioacuten de las forestas protegidas lo que importa es su gestioacuten y la conciencia social sobre su valor estrateacutegico para la biodiversidad y la calidad de vida de los colombianos
Los temas a tratar son Primero para hacer un llamado sobre el deterioro de nuestros bosques andinos y selvas tropicales consecuencia de la deforestacioacuten y del comercio ilegal de la madera entre otras acciones que se constituyen en severa presioacuten antroacutepica sobre
estos fraacutegiles y vitales ecosistemas Segundo la guadua planta emblema de caldas y recurso fundamental nativo de la regioacuten andina que por sus muacuteltiples usos en el haacutebitat rural y urbano se constituye en un elemento estructurante de nuestra cultura y en una impronta del paisaje de la ecorregioacuten cafetera colombiana Ambos se han tomado de un
par de columnas surgidas de un ejercicio acadeacutemico en el que he participado con Carder y Aldea Global para producir un par de textos relacionados con el proyecto de Gobernanza Forestal en Colombia Y tercero el caso e nuestros bosques altoandinos ya
reducidos en extensioacuten a la cuarta parte toda vez que el 80 de la regioacuten andina se ha deforestado
El ocaso del bosque andino y la selva tropical
Dos problemas estructurales iacutentimamente ligados la deforestacioacuten y el comercio ilegal de la madera han sido las causas primeras del gradual ecocidio cometido sobre un patrimonio fundamental para el agua y la biodiversidad como lo son nuestros bosques
andinos y selvas tropicales Si en Colombia la tasa anual de deforestacioacuten en 2013 llegoacute a
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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valores superiores a 300 mil hectaacutereas tambieacuten en la Ecorregioacuten Cafetera un territorio biodiverso que alberga al 7 de las especies de plantas y animales del paiacutes donde el paisaje estuvo dominado por bosques ahora solo se conserva menos del 20 de dicha
cobertura
Para el Ideam mientras la cifra entre 1990 y 2010 llegoacute a 310 mil hectaacutereas-antildeo y en el Chocoacute se pierde la batalla contra la deforestacioacuten la Regioacuten Andina fue la zona maacutes afectada seguida de la Amazoniacutea En cuanto a los principales procesos de destruccioacuten de
bosques y selvas de Colombia durante los uacuteltimos 60 antildeos Julio Carrizosa Umantildea sentildeala la colonizacioacuten con propoacutesitos de ganaderiacutea extensiva cuando se ofrecieron como alternativa a la reforma agraria luego el uso de estos como proteccioacuten de grupos armados
y maacutes tarde la presioacuten sobre estos ecosistemas como soporte de cultivos iliacutecitos Indudablemente faltariacutean la expansioacuten urbana la palma africana y la actividad minera La tala ilegal en Colombia cuya cuantiacutea alcanzoacute al 42 por ciento de la produccioacuten maderera
seguacuten el Banco Mundial (2006) cantidad equivalente a 15 millones de metros cuacutebicos de madera que se explota transporta y comercializa de forma ilegal evidencia una problemaacutetica que amenaza la sostenibilidad de los bosques nativos y la subsistencia de
especies maderables apreciadas en el mercado como el abarco el guayacaacuten y el cedro para lo cual las Corporaciones Autoacutenomas aplican nuevos modelos y ajustan los existentes para hacerlos maacutes efectivos
El Eje Cafetero donde los paisajes estaacuten dominados por potreros cafetales plantaciones forestales plataneras y cantildeaduzales tambieacuten la infraestructura y uso de agroquiacutemicos le pasa factura a los ecosistemas boscosos Auacuten maacutes de un potencial del suelo que es del
4 para potreros dicha cobertura en 2002 llegoacute al 49 de un potencial del suelo para usos forestales del 54 en 2002 los bosques del territorio solo llegaban al 19 y de unos usos agriacutecolas y agroforestales cuyo potencial es del 21 y 20 en su orden la
cobertura agriacutecola en 2002 subiacutea al 30 Y respecto a los bosques naturales de guadua una especie profundamente ligada a nuestra cultura que se expresa en el bahareque cuyo oacuteptimo desarrollo se da entre 1000 y 1600 msnm afortunadamente las CAR de esta
ecorregioacuten han logrado mitigar la tendencia a su peacuterdida mediante la implementacioacuten de la Norma Unificada para su manejo aprovechamiento sostenible y establecimiento de rodales y la combinacioacuten de dos estrategias el proceso de Certificacioacuten Forestal
Voluntaria cuyo objeto es la apropiacioacuten del guadual por parte del propietario para lograr la articulacioacuten de los planes de manejo y de cosecha y la zonificacioacuten de las aacutereas potenciales y el inventario de aacutereas cubiertas con guadua
A pesar de los esfuerzos que histoacutericamente se han hecho desde el Estado colombiano
para combatir el delito de la ilegalidad forestal y la preocupante peacuterdida de los bosques naturales dos flagelos que podriacutean acabar con los recursos forestales del paiacutes en cien antildeos se requiere avanzar en el desarrollo de una cultura forestal del suelo y del agua que
abarque a todos los miembros de la cadena forestal e incluso a los consumidores finales Para el efecto se requiere fortalecer los aspectos teacutecnicos normativos operativos y financieros en los instrumentos y estrategias de las autoridades ambientales responsables
del control y vigilancia forestal y del cuidado de los recursos naturales y desarrollar campantildeas orientadas al conocimiento de la normatividad sobre legalidad forestal y a la sensibilizacioacuten sobre la importancia del bosque y segundo desarrollar poliacuteticas puacuteblicas
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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que enfrenten esta problemaacutetica como una estrategia de adaptacioacuten al cambio climaacutetico con directrices que contemplen el ordenamiento de cuencas establecimiento de corredores de conectividad bioloacutegica e implementacioacuten de modelos agroforestales y
silvopastoriles para resolver los conflictos entre uso y aptitud del suelo lo que obligariacutea a replantear el modelo agroindustrial cafetero desde la perspectiva ecoloacutegica
Un SOS por la bambusa guadua
ampXDQGRHVWDsup3DOGHDHQFDUDPDGDacuteGHWUDPDXUEDQDUHWLFXODGDVXSHUDEDORVPLO
habitantes y soportaba su economiacutea en el cafeacute y en la arrieriacutea de cientos de bueyes y mulas tras los pavoroso sismos de 1878 y 1884 que derrumban el templo principal surge HOEDKDUHTXHDOFDPELDUODWDSLDSLVDGDSRUXQDsup3HVWUXFWXUDWHPEORUHUDacuteFRQILJXUDGDSRU
una cercha de arboloco y guadua con paneles de esterilla cubiertos por una mezcla de estieacutercol de equinos y limos inorgaacutenicos o por laacuteminas metaacutelicas arquitectura cuyo mayor exponente era la Catedral de Manizales que se incendia en 1926
Si en alguacuten lugar de Colombia la guadua ha sido factor fundamental del paisaje natural y del patrimonio arquitectoacutenico nativo es en la ecorregioacuten cafetera donde la gran riqueza de su construccioacuten vernaacutecula se basa en el uso de esta bambusa en cuyo estudio se han
ocupado la Universidad Nacional de Colombia y la UTP abordando los aacutembitos socio-econoacutemicos tecnoloacutegicos y arquitectoacutenicos de los sistemas constructivos como la Universidad de Caldas y la CRQ en las componentes agronoacutemica y bioacutetica de la guadua
Ademaacutes de la utilidad que presta el rodal como regulador hiacutedrico de las quebradas en el control de la HURVLyQGHOVXHORFRPRKiELWDWGHODELRGLYHUVLGDGHVWHsup3DFHURYHJHWDOacuteliviano de raacutepido crecimiento resistencia y manejabilidad ha servido como material de
construccioacuten en formaletas andamios o como elemento estructural en columnas y vigas y usado para muebles herramientas artesaniacuteas canales de conduccioacuten de agua trinchos postes juegos e instrumentos musicales o para materia prima del papel y lentildea entre
otros
Cualquier cafetero por sus vivencias exitosas asociadas a los beneficios cotidianos de la guadua sabe que en lugar de llevar los cafetales hasta la quebrada deberiacutea recuperar los
bosques de galeriacutea sembrando guaduales para proteger los cauces Y hoy podriacutea hacerlo soportado en las acciones de las autoridades ambientales orientadas a incidir en un modelo agropecuario y ambiental que reconoce la importancia de la guadua como
alternativa econoacutemica y cultural para el desarrollo rural e inspiradas en una poliacutetica ambiental que busca prevenir la deforestacioacuten y propiciar el uso y manejo de los rodales naturales de guadua en el marco de la adaptacioacuten al cambio climaacutetico y la problemaacutetica del agua Actualmente las CAR de la regioacuten cafetera han construido y consolidado un
esquema de gobernanza forestal soportado en cuatro elementos 1) el acompantildeamiento teacutecnico brindado a los actores forestales 2) los ajustes normativos para el acceso legal a los aprovechamientos 3) la atencioacuten a los usuarios buscando la reduccioacuten del tiempo en
los tramites y 4) el fortalecimiento del mercado legal no soacutelo de la guadua sino de la madera
RDQWHULRUORFRQVLJQDPRVHQODVsup3HFFLRQHVDSUHQGLGDVHQWRUQRDODOHJDOLGDG
VRVWHQLELOLGDGGHODJXDGXDacuteSXEOLFDFLyQGHODampRUSRUDFLyQ$XWynoma Regional del Risaralda CARDER elaborada en el marco del proyecto Posicionamiento de la Gobernanza
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Forestal en Colombia donde se trata la problemaacutetica de la legalidad y de la sostenibilidad de esta preciosa gramiacutenea una de las especies nativas maacutes representativas de los bosques andinos declarara planta emblema de Caldas seguacuten Decreto 1166 de octubre 20
de 1983 Similarmente la Corporacioacuten Autoacutenoma Regional de Caldas CORPOCALDAS y la ampiPDUDGHampRPHUFLRGH0DQL]DOHVHQHOWUDEDMRsup30LFURFO~VWHUGHODJXDGXDacuteVXSUyORJRsup3(OPLODJURGHODJXDGXDacuteGH0DULRampDOGHUyQRivera recuerda que esta especie que formoacute no solo el haacutebitat que creoacute la gesta colonizadora sino todo un universo
cultural por la captura de CO2 podriacutea jugar un papel de primer plano en el desarrollo del protocolo de Kioto
Pero asiacute Jorge Villamiacutel hayDYLVWRORVJXDGXDOHVsup3GDQ]DUDODJUHVWHFDQWRTXHGDQODV
PLUODVODVFLJDUUDVacute6LPyQ9pOH]FRQHOHPSOHRHVWpWLFRHQVXVQRWDEOHVFUHDFLRQHVarquitectoacutenicas haya exaltado las virtudes sismo-resistentes de la guadua no hemos sabido valorarla de conformidad con lo consignado en ambos documentos en los uacuteltimos
dos siglos la extensioacuten de guaduales en el paiacutes se redujo ostensiblemente se pasa de unos doce millones de hectaacutereas a soacutelo cincuenta mil de las cuales cerca de 20 mil hectaacutereas estaacuten en la zona cafetera y 6 mil en Caldas
Nuestros bosques de niebla en riesgo
Estos ecosistemas uacutenicos y de gran valor por su biodiversidad y como reguladores del ciclo hiacutedrico y fuentes de estabilidad climaacutetica podriacutean desaparecer en Colombia donde el modelo de ocupacioacuten del suelo entra en conflicto con su fraacutegil estructura ecoloacutegica en
especial por la ganaderiacutea y el urbanismo como factores disipadores de su atmoacutesfera huacutemeda y brumosa
Si queremos preservar los escasos relictos de dichas selvas nubladas que en Colombia
llegaron a sumar 97 millones de hectaacutereas de las que soacutelo resta la cuarta parte habraacute que mitigar el riesgo frente a la amenaza antroacutepica mediante acciones judiciales efectivas y de proteccioacuten recuperacioacuten y adaptacioacuten al cambio climaacutetico
De lo contrario los pocos bosques andinos nubosos que auacuten no hemos arrasado y que aparecen entre 1800 y 3000 msnm en mayor proporcioacuten sobre las vertientes occidentales de las cordilleras Occidental y Central (caso Riacuteo Blanco) podriacutean correr la misma suerte de
los guaduales del paiacutes poaacuteceas representativas de nuestros andes tropicales que durante
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74
los uacuteltimos dos siglos cambiaron su extensioacuten de doce millones de hectaacutereas a solo cincuenta mil 20 mil de estas en el Eje Cafetero y 6 mil en Caldas
En la regioacuten andina estos fraacutegiles ambientes huacutemedos caracterizados por la neblina
perenne son un portento ya por la biota propia con variedad de epiacutefitas musgos liacutequenes hongos y helechos ya por la alta riqueza de anfibios con 121 especies en la Cordillera Central 118 en la Occidental y 87 en la Oriental (Cavelier et al 2001) ya por las especies endeacutemicas y en viacutea de extincioacuten que albergan como gallarias tucanes
dantas de paacuteramo tapires osos de anteojos palmas credelas y prunas
Se estima que soacutelo el 25 de los bosques tropicales del mundo son nublados Alliacute el aire proveniente de regiones bajas huacutemedas y caacutelidas aporta humedad que en lugar de
precipitarse se condensa garantizando la vida de especies que dependen de un ambiente de saturacioacuten hiacutedrica perdurable De ahiacute la gravedad del dantildeo que suele ser irreversible cuando se alteran los ciclos biogeneacuteticos en estos ecosistemas montanos de nuestros
andes considerados fundamentales para el mantenimiento de las fuentes de agua y como sumideros de carbono y cono complemento del banco de germoplasma por sus plantas silvestres tropicales parientes de especies domesticadas
Seguacuten el Instituto Humboldt IAvH la literatura especializada registra en el Eje Cafetero los siguientes bosques nublados Caldas en Manizales (Riacuteo Blanco) y Aranzazu (El Laurel) Quindiacuteo en Salento (cuenca alta riacuteo Quindiacuteo y Reserva Acaime) y Geacutenova (Servia y
Mirlas) Risaralda en Pereira (Ucumariacute SFF Otuacuten Quimbaya y La Suiza) Santa Rosa de Cabal (La Selva y la reserva Campoalegre) Mistratoacute (Alto de Pisones y El Empalmado) Pueblo Rico (Siato y PNN Tatamaacute) y Santuario (Los Planes) Faltariacutean otros varios
incluidos en aacutereas protegidas
Si dentro del rango de altitudes de dichos bosques auacuten continuacutean incidiendo factores severos que comprometen dichos ecosistemas cuando se trate de bosques de niebla
vitales donde la amenaza gravita comprometiendo la prestacioacuten de servicios ambientales esenciales y la biodiversidad tal cual ocurre en Riacuteo Blanco Chec y Cocora por queacute no aplicar el principio precautelar y proceder con una figura de PNN para blindarlos o en su
defecto con una declaratoria de sujeto de derechos como alternativa uacuteltima que les queda a los bosques de niebla para su pervivencia en Colombia y luego retomar el programa del IAvH (2007) trazando nuevas metas de conservacioacuten y uso sostenible de la biodiversidad
a la luz de las nuevas problemaacuteticas de nuestros bosques tropicales nubosos en la regioacuten andina para actualizar la informacioacuten sobre biodiversidad reformular las poliacuteticas y metas que teniacutean alcance al 2010
Lo anterior permitiriacutea controlar los factores que los continuacutea diezmado e incorporar la
amenaza del cambio climaacutetico no contemplada entonces por el IAvH como fenoacutemenos determinantes de primer orden para la peacuterdida de biodiversidad y el deterioro de los servicios ambientales en aacutereas de baja altitud vecinas a centros urbanos importantes de
las cuencas de la regioacuten andina que es donde persisten las actividades y cambios de uso del suelo que conllevan los impactos severos sobre los bosques nublados que hoy se extienden desde las selvas subandinas hasta el paacuteramo [Ref La Patria Manizales
2020038]
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CAPIacuteTULO 4
CONSISTENCIA Y PLASTICIDAD
Etimoloacutegicamente consistencia equivale a capacidad de mantener las partes del conjunto integradas es decir estabilidad y coherencia En mecaacutenica de suelos soacutelo se utiliza para los suelos finos que dependiendo del contenido de agua y de su mineralogiacutea fluyen sin romperse
La consistencia de la arcilla seca es alta y huacutemeda es baja
Atterberg (1911) establece arbitrariamente tres liacutemites para los cuatro estados de la materia asiacute
1
2 Tabla 41 Liacutemites para los cuatro estados de los suelos finos Atterberg 1911
Un suelo estaacute en estado liacutequido (arcilla o limo muy huacutemedos) cuando se comporta como un fluido viscoso deformaacutendose por su propio peso y con resistencia al corte casi nulo
Al perder agua ese suelo pierde su fluidez pero continuacutea deformaacutendose plaacutesticamente dado que
pierde su forma sin agrietarse Si se continuacutea con el proceso de secado (de la arcilla o limo) el suelo alcanza el estado semisoacutelido si al intentar el moldearlo se desmorona Si se seca auacuten maacutes hasta un punto en el cual su volumen ya no se reduce por la peacuterdida de agua y el color toma un tono maacutes claro el estado del suelo se define como soacutelido
El estado plaacutestico se presenta en un rango estrecho de humedades comprendidas entre los liacutemites liacutequido (LL) y plaacutestiFR3(VWHUDQJRJHQHUDHOEumlQGLFHGH3ODVWLFLGDGsup33acuteGHILQLGRDVt
41 W- W PL
LP Y LL los en humedades
de contenido de diferenciaIP
En consecuencia los liacutemites de Atterberg son contenidos de humedad del suelo para suelos finos (limos arcillas) solamente Los iacutendices son rangos de humedad
Liacutemite liacutequido WL LL
Liacutemite plaacutestico WP LP
Limite de retraccioacuten WS LRCrec
e la
hum
edad
( w)
Estado liacutequido
Estado plaacutestico
Esado semisoacutelido
Estado soacutelido
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41 Iacutendice de fluidez (If) Medida de la consistencia o la facilidad relativa con que un suelo puede deformarse espontaacuteneamente dada por la relacioacuten numeacuterica entre a) La diferencia entre el contenido de agua de un suelo y su liacutemite plaacutestico y b) su iacutendice de plasticidad
42 ) (en100IP
I P
f
ww -
Si If Dagger 100 el suelo en campo estaacute cerca al LL si IL Dagger 0 el suelo en campo estaacute cerca al LP Pueden presentarse arcillas con IL lt 0 cuando w lt WP
La plasticidad de un suelo se atribuye a la deformacioacuten de la capa de agua adsorbida alrededor de los minerales y en las arcillas por su forma aplanada (lentejas) y pequentildeo tamantildeo es alta dependiendo la plasticidad del suelo del contenido de arcilla Skempton (1953) expresoacute esta relacioacuten matemaacuteticamente con la actividad A de la arcilla mediante la foacutermula 43 asiacute
43 2ȝȝijcon partiacuteculas de S Wpesoen arcilla de arcilla de
IP
A
sum
sum
sum
720 A Ejemplo alta es onitamontmorill la de actividad La
090 A Ejemplo media es illita la de actividad La
038 A Ejemplo baja es caolinita la de actividad La
Tabla 42 ACTIVIDAD DE LAS ARCILLAS
Arcilla Superficie Especiacutefica
m2gr
Actividad (Skempton)
Iacutendice Plaacutestico
LL
Montmorillonita 500-800 05 a 72 gtgt50 ()Tixotroacutepico
Illita 60-120 03 a 09 33-50 60-90
Caoloinita 20-40 01 a 04 1-40 30-75
Fuente Gabriel Maacuterquez y Alberto J Martiacutenez (Adaptado)
42 El liacutemite liacutequido LL Es el contenido de humedad (LL) requerido para que una muestra en el aparato de Casagrande (Figura 41) FLHUUHXQDUDQXUDGHograveparaparaGHDPSOLWXGDORVJROSHs generados en la caacutepsula de bronce con un ritmo de dos golpes por segundo (Ejercicio 41)
Figura 41 Aparato de Casagrande para obtener el liacutemite liacutequido LL
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43 El liacutemite plaacutestico (LP) Es el menor contenido de humedad (wP) para el cual el suelo se deja
moldear Esto se dice cuando tomando bolas de suelo huacutemedo se pueden formar rollitos de 18paraparasobre una superficie plana lisa y no absorbente Sin agrietarse el suelo no alcanza el LP y si se presentan muacuteltiples grietas tampoco se tiene el LP
44 El liacutemite de retraccioacuten (LR) (o Liacutemite de Contraccioacuten) Contenido de humedad para el cual el suelo sometido a secado mantiene constante su peso Se coloca en una caacutepsula el suelo huacutemedo (w gt wL) y se determina su peso Wi y su volumen Vi siendo Vi tambieacuten el volumen de la caacutepsula Se seca el suelo en la estufa y se obtiene su peso Wf y volumen Vf El problema estaacute en obtener Vf el cual se logra conociendo el peso del mercurio desplazado por el suelo seco operacioacuten que es delicada asiacute se tiene
44 100
fW
fViV
fWiW
LR
wg---
En donde (Vi plusmn Vf)gW es el peso del agua perdida y (Wi plusmn Wf) - (Vi plusmn Vf)gW es el peso del agua en la
muestra cuando estaacute en el liacutemite de retraccioacuten
El LR se denomina tambieacuten liacutemite de contraccioacuten del suelo
45 Iacutendice de consistencia IC
Es una medida de la consistencia o facilidad relativa con que un suelo puede ser deformado dada por la relacioacuten numeacuterica entre a) la diferencia entre liacutemite liacutequido y el contenido de agua de un suelo y b) su iacutendice de plasticidad
46 Iacutendice de retraccioacuten IR Este indica la amplitud del rango de humedades dentro del cual el
suelo se encuentra en estado semisoacutelido
Tabla 43- Consistencia de Arcillas saturadas VS Resistencia a la Compresioacuten Inconfinada
100PL
L
CIww
ww
-
-
LPLRIR -
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Consistencia Muy blanda
Arcilla Blanda
Medianamente compacta
Arcilla Compacta
Muy compacta
Arcilla Dura
Qu (kgcm2) lt 025 025 a 05
05 a 10 10 a 20 20 a 40 gt 40
Fuente Terzaghi y Peck 1980
Tabla 44- Compresibilidad Vs Cc y LL
Compresibilidad Iacutendice de Compresioacuten Cc
Liacutemite Liacutequido Wl
Ligera a baja 0 a 019 0 a 30
Moderada a Media 020 a 029 31 a 50
Alta 40 gt51
Fuente Sowers y Sowers Londres 1978
Tabla 45- PARAacuteMETROS TIacutePICOS PARA SUELOS EN ESTADO NATURAL
Nombre descriptivo
Porosidad n ()
Rela D vaciacuteos e
Hum de S W sat
PU Seco (grcm3)
PU Saturado
Arena uniforme floja
46 085 32 143 189
Arena uniforme densa
34 051 19 175 209
Arena gradada floja
40 067 25 159 199
Arena gradada densa
30 043 16 186
216
Arcilla glacial balda
55 12 45 122 177
Arcilla glacial dura
37 06 22 170 207
Arcilla blanda algo orgaacutenica
66 19 70 093 158
Arcilla blanda muy orgaacutenica
75 30 110 068 143
Arcilla blanda montmorilloniacutetica
84 52 194 043 127
Gabriel Maacuterquez Caacuterdenas 1987
Tabla 46- DENSIDAD DE SOacuteLIDOS EN MINERALES
Mineral Gs Mineral Gs Mineral Gs
Cuarzo 265 Haloisita 20-255 Moscobita 275-31
Caolinita 26 Feld Potaacutesico 257 Hornblenda 30-347
Illita 28 Clorita 26-276 Limonita 36-40
Montmorillonita 265-280 Biotita 28-32 Olivino 327-337
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Fuente Braja M Das 2001
Tabla 47- GRADOS DE SATURACIOacuteN EN SUELOS
Denominacioacuten Grado de saturacioacuten ()
Seco 0 - 25
Huacutemedo 25 - 50
Muy huacutemedo 50 - 80
Altamebnte saturado 80 - 95
Saturado 95 - 100
Alberto J Martiacutenez Vargas 1990
EJERCICIOS
Ejercicio 41
Calcular los siguientes valores de la plasticidad de los suelos
1 2 3 1 2 3
34 20 13
26 31 18 11 1
2200 1975 1810 1731 1690
1826 1610 1466 1477 1451
374 365 344 254 239
975 810 733 620 648
851 800 733 857 803
4395 4563 4693 2964 2976
451
297
154
15 m
DE 1
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
LIacuteMITE PLAacuteSTICO
IacuteNDICE PLAacuteSTICO
Peso suelo seco (gr)
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
FECHA SONDEO Ndeg
PROYECTO MUESTRA Ndeg
1
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD
Suelo de color pardo oscuro arenoso
con orgaacutenicoDESCRIPCIOacuteN HOJA 1
1
Peso recipiente (gr)
Humedad ()
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
y = -01388x + 48602
435
440
445
450
455
460
465
470
475
10 20 40
Hu
me
da
d (
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
1 2 3 1 2 3
31 21 12
46 23 17 8 1
2962 2732 2555 2060 1975
1713 1563 1455 1453 1390
1249 1169 1100 607 585
802 731 690 643 600
911 832 765 810 790
13710 14050 14379 7494 7405
1392
745
647IacuteNDICE PLAacuteSTICO
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 75 m
DESCRIPCIOacuteNSuelo arcillosos de color gris con vetas
de color habanoHOJA 1 DE 1
FECHA SONDEO Ndeg 3
PROYECTO MUESTRA Ndeg 5
y = -03518x + 14797
1370
1390
1410
1430
10 20 40
Hu
medad (
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
80
Ejercicio 42
Calcular los siguientes valores de plasticidad de las muestras de suelo y hacer la clasificacioacuten
1 2 3 1 2 3
38 21 12
43 21 9 8 17
3225 3109 2992 2302 2101
2103 1916 1746 1637 1573
1122 1193 1246 665 528
1100 960 771 660 803
1003 956 975 977 770
11186 12479 12779 6807 6857
1206
683
523IacuteNDICE PLAacuteSTICO
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 78 m
DESCRIPCIOacuteNSuelo limo arcilloso de color amarillo
con vetas de color blanco HOJA 1 DE 1
FECHA SONDEO Ndeg 12
PROYECTO MUESTRA Ndeg 6
y = -06319x + 13644
1100
1150
1200
1250
1300
10 20 40
Hu
meda
d (
)
Nuacutemero de golpes
CURVA FLUJO
1 2 3 1 2 3
39 24 15
20 6 17 31 16
2442 2190 2200 1975 1880
2019 1759 1777 1715 1627
423 431 423 260 253
991 760 840 710 640
1028 999 937 1005 987
4115 4314 4514 2587 2563
433
258
176IacuteNDICE PLAacuteSTICO
Humedad ()
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Peso suelo seco (gr)
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 60 m
DESCRIPCIOacuteNLimo arcilloso de color gris pardo con
partiacuteculas meteorizadasHOJA 4 DE 16
PROYECTO MUESTRA Ndeg 4
FECHA SONDEO Ndeg 1
y = -01631x + 47385
400
410
420
430
440
450
460
10 20 40
Hu
med
ad
(
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
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81
sondeo
No
Muestra
No
Profundidad
m
Wn
()
Wl
()
Wp
()Ip P200 SUCS
1 1 05 346 541 315 226 850
1 2 15 340 449 297 152 606
1 3 30 528 540 374 166 699
1 4 40 382 549 331 218 888
1 5 40 297 430 257 173 759
1 6 67 323 396 250 146 855
2 1 02 370 588 321 267 758
3 3 18 476 679 386 293 853
5 1 15 367 428 327 101 398
5 2 30 961 1327 697 630 891
5 3 40 526 618 379 239 719
5 4 60 590 697 388 309 919
5 5 70 301 397 290 107 811
6 3 40 467 596 369 227 786
6 4 62 479 685 412 273 834
8 3 40 517 641 401 240 688
8 4 55 429 541 348 193 809
9 3 40 417 558 336 222 633
Wn Humedad natural
Wl Liacutemite liacutequido
Wp Liacutemite plaacutestico
Ip Iacutendice de plasticidad
P200 Fraccioacuten pasa tamiz No 200
SUCS Sistema Unificado de Calsificacioacuten de suelos
SONDEO
No
MUESTRA
No
PROFUNDIDAD
(m)LL LP IP
PT200
()SUCS
1 1 60 60 449 151 564
1 2 80 1057 758 298 706
1 3 120 674 473 201 604
1 4 140 600 449 151 564
3 2 180 712 585 127 704
4 3 170 522 417 105 637
5 3 175 1658 1272 386 903
6 2 130 1401 1036 365 702
7 2 150 1492 1060 432 582
7 3 165 580 479 102 782
8 3 155 527 429 99 579
9 2 140 936 718 218 749
9 3 150 573 432 142 583
10 2 110 689 500 190 638
14 1 61 904 633 271 549
14 2 35 829 599 230 695
16 2 40 1109 793 316 822
16 3 80 800 568 232 552
17 2 65 501 407 93 556
18 2 45 501 333 167 716
19 1 50 876 625 250 823
20 2 100 885 632 252 647
20 3 120 793 47 324 701
24 2 95 698 432 266 705
25 2 85 1021 842 179 578
25 3 110 510 292 218 599
26 2 90 1424 1189 236 551
26 3 120 835 497 339 841
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DOCUMENTOS DE COMPLEMENTO ON LINE
Ciclo geoloacutegico plusmn PDF Capiacutetulo 1 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Materia y energiacutea plusmn PDF Capiacutetulo 2 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Tierra soacutelida y fluida - PDF Capiacutetulo 4 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Minerales) plusmn PDF Capiacutetulo 5 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Intemperismo o meteorizacioacuten - PDF Capiacutetulo 8 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Tiempo geoloacutegico plusmn PDF Capiacutetulo 10 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Geologiacutea estructural plusmn PDF Capiacutetulo 11 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Macizo rocoso plusmn PDF Capiacutetulo 12 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Montantildeas y teoriacuteas orogeacutenicas - PDF Capiacutetulo 14 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Movimientos masales PDF Capiacutetulo 16 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Aguas superficiales plusmn PDF Capiacutetulo 17 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Aguas subterraacuteneas plusmn PDF Capiacutetulo 18 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Geomorfologiacutea plusmn PDF Capiacutetulo 20 Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Consistencia del Suelo plusmn Liacutemites de Atterberg plusmn Iacutendices Blog de Santiago Osorio R
Guiacutea de Laboratorio para obtener los Liacutemites de Atterberg Fuente trabsuelosblogspotcom
Introduccioacuten a algunas propiedades fundamentales de los suelos Ing Julio Roberto Nadeo UTN e Ing Julio Roberto Nadeo UNLP Argentina See more at
Manual de geologiacutea para ingenieros Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Ver versiones para lectura del Manual de geologiacutea 2020 en Calameo Vol I y Vol II
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LECTURA 4 EL CUIDADO DE LA CASA COMUacuteN AGUA Y CLIMA
Imagen 1 Parque Nacional Natural Los Nevados en Colombiacom
Presentacioacuten
La Enciacuteclica Laudato Siacute al ocuparse de las problemaacuteticas del calentamiento global con sus
eventos climaacuteticos extremos y de la crisis del agua nos invita a reflexionar sobre las consecuencias ambientales de un modelo de desarrollo deshumanizado soportado en el consumo que al instrumentalizar la naturaleza para explotarla y favorecer la ocupacioacuten
conflictiva del territorio avanza sobre los ecosistemas estrateacutegicos atentando contra la vida y generando graves consecuencias sociales ambientales y econoacutemicas
Veamos el caso de Colombia donde urgen la presencia del Estado y el compromiso de la
sociedad para desarrollar acciones estructurales soportadas en poliacuteticas puacuteblicas y de ordenamiento territorial y en estrategias de participacioacuten social de educacioacuten y de apoyo sectorial para avanzar en la solucioacuten de los grandes conflictos ambientales del paiacutes
Introduccioacuten
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Imagen 1 Aacutereas hidrograacuteficas de Colombia ENA Colombia) en wwwingenieriabogotaunaleduco
Con precipitaciones anuales promedio de 1800 mm y unas 720 mil cuencas hidrograacuteficas
Colombia alcanza una oferta de 7859 kiloacutemetros cuacutebicos de agua superficial y subterraacutenea de los cuales el 25 son las aguas de las escorrentiacuteas anuales
Pero a pesar de dicha abundancia cada antildeo deforestamos 300 mil hectaacutereas lo que significa destruir una fuente de agua y estamos vertiendo 200 toneladas de mercurio a
nuestros riacuteos y quebradas
A este panorama se antildeade que como consecuencia del calentamiento global mientras en los antildeos secos nuestra oferta hiacutedrica ya se ha reducido el 38 en las eacutepocas invernales
de La Nintildea sufrimos las consecuencias de graves inundaciones que dejan cerca de 2 millones de damnificados por temporada
Las cuencas hidrogeoloacutegicas maacutes utilizadas en el paiacutes son las ubicadas en el Valle del
Cauca Valle Medio y Superior del Magdalena y Cordillera Oriental Siguen en importancia por su uso las del Golfo de Urabaacute Golfo de Morrosquillo y departamentos de Boliacutevar Magdalena Cesar y la Guajira
Dinaacutemicas del Clima andino
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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Imagen 2 dinaacutemica anual de la ZCIT en wwwfondearorg
Sabemos que en la regioacuten andina de Colombia el clima es bimodal cada antildeo tenemos dos temporadas secas que parten desde los equinoccios (junio 21 y diciembre 22) y dos huacutemedas a partir de los solsticios (marzo 21 y septiembre 22)
El fenoacutemeno meteoroloacutegico del ENSO conocido como El Nintildeo y La Nintildea se explica por anomaliacuteas de temperatura en el Oceacuteano Paciacutefico que se constituyen en freno para el desplazamiento natural y regular de la Zona de Confluencia Intertropical ZCIT esa franja
de bajas presiones en la zona Ecuatorial que con su dinaacutemica explica el clima bimodal colombiano
En los periacuteodos de El Nintildeo las temporadas de invierno y verano del antildeo son maacutes secas
para la zona andina colombiana y maacutes frecuentes e intensos los huracanes del Caribe Durante La Nintildea ocurre lo contrario temporadas maacutes huacutemedas a lo largo del antildeo con menos tormentas tropicales
Aunque el desarrollo del ENSO es de caraacutecter ciacuteclico y comportamiento erraacutetico a largo
plazo la fuerza de este fenoacutemeno puede cambiar como consecuencia del calentamiento global generando eventos climaacuteticos extremos como inundaciones o sequiacuteas en diferentes regiones del planeta
Mientras para Colombia el fenoacutemeno El Nintildeo se manifiesta con un deacuteficit de lluvias en Peruacute y Bolivia lo hace con lluvias torrenciales
Eventos climaacuteticos extremos
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Imagen 3 Eventos de anomaliacutea observados en intervalos anuales en la temperatura oceaacutenica Seguacuten NOAA
Astroacutenomos y geofiacutesicos soportados en correlaciones pueden afirmar que cuando el Sol
estaacute tranquilo la Tierra permanece friacutea aunque no sabemos el porqueacute de los cambios de la actividad del Sol
+XERXQDsup3SHTXHxDJODFLDFLyQacuteDVRFLDGDDXQSHULRGRIUtRRFXUULGRHQWUe 1550 y 1850 en
el que se presentaron tres picos friacuteos (1650 1770 y 1850) dicha pequentildea edad del hielo acompantildeada de lluvias coincidioacute con un periacuteodo de baja actividad en las manchas solares Para entonces la superficie de los glaciares del PNNN que hoy apenas supera 10
kiloacutemetros cuadrados alcanzoacute cerca de 100 kiloacutemetros cuadrados
Al observar las dos uacuteltimas Nintildeas 20078 y 201011 pese a su condicioacuten intriacutenseca similar y calificacioacuten de sus niveles como moderados los efectos dejan ver una dinaacutemica
creciente del calentamiento global que anuncia consecuencias cada vez intensas tal cual lo advertimos en la segunda Nintildea al observar la Sabana de Bogotaacute convertida en una sup39HQHFLDacuteODOLVWDGHPXQLFLSLRVFRORPELDQRVFRPRUDPDORWHTXHDIHFWDGRVSRUlas
olas invernales requieren reasentamiento 20 de ellos fuera de su jurisdiccioacuten
Cambio climaacutetico donde y cuanto
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Imagen 4 Pronoacutestico global de incremento de la temperatura para el cambio climaacutetico en apodnasagov
Al subir la temperatura del planeta este siglo entre 18ordm y 4ordm C de acuerdo a las caracteriacutesticas que presenten diferentes zonas como consecuencia de la fusioacuten de los
glaciares tambieacuten se incrementaraacute el nivel medio de los oceacuteanos entre 18 y 59 centiacutemetros dependiendo de la gravimetriacutea de cada lugar
Ademaacutes de un incremento alto del nivel del mar en el Caribe las cuantiacuteas del
calentamiento esperadas para Colombia son del orden de +3ordm C en la Regioacuten Andina y de +4ordm C en nuestras regiones costeras y de la Orinoquia y la Amazoniacutea Cada variacioacuten en 1ordmC en el reacutegimen de temperatura media altera la base climaacutetica de los ecosistemas en 170 metros de altitud
Para no exceder el liacutemite de 2degC antes del 2050 a nivel mundial habraacute que reducir el 80 del carboacuten la mitad del gas y un tercio del petroacuteleo que se destina como combustible
Ahora en razoacuten al calentamiento global soacutelo tenemos 40 antildeos para explotar nuestro carboacuten aprovechando que nuestras reservas estimadas en 7 mil millones de toneladas medidas estaacuten constituidas por un mineral abundante y de calidad que tendriacutea uso
preferencial en industrias de alto consumo energeacutetico es un carboacuten duro de alto poder caloriacutefico y bajo contenido de azufre
Mineriacutea y deforestacioacuten
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Imagen 5 coberturas boscosas en Colombia IDEAM en valorandonaturalezaorg
El paiacutes tiene severos problemas de calidad en la mitad del patrimonio hiacutedrico dado el vertimiento de 9 mil toneladas de materia orgaacutenica contaminante por antildeo que llegan a los acuiacuteferos y cuerpos de agua proveniente del sector agropecuario y residencial a las que
se suman otras sustancias como las 200 toneladas anuales de mercurio proveniente de la actividad minera
Colombia con una produccioacuten de 56 toneladas de oro por antildeo que con sus pretensiones
legales ha venido amenazando los ecosistemas de paramo y donde el 80 proveniente de una mineriacutea ilegal emplea malas praacutecticas por volumen producido ocupa el puesto decimocuarto a nivel mundial y el segundo en Sudameacuterica
Mientras que por superficie la cobertura de bosques del paiacutes llega al 535 y la de humedales al 27 cada antildeo deforestamos cerca de 300 mil ha 100 mil de ellas en la regioacuten Andina que con el 24 de la superficie continental y el 75 de la poblacioacuten solamente posee el 13 de la oferta de agua superficial y subterraacutenea del patrimonio
hiacutedrico de agua dulce del paiacutes
Seguacuten la Defensoriacutea del Pueblo en Colombia de 1122 municipios 521 consumen agua sin tratamiento alguno el 70 de ellos con riesgo para la salud y en el 21 sanitariamente
inviable
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Humedales
Imagen 6 Rendimiento hiacutedrico en Colombia cuyas cuantiacuteas entre la alta Guajira (rojo) y bajo Atrato (azul) variacutean de 1 a 200 litros por segundo por kiloacutemetro cuadrado ENA
Himat httpsiganlagovco
Seguacuten el Instituto Alexander von Humboldt en 20 millones de hectaacutereas equivalentes a cerca del 17 de nuestra superficie continental tenemos 31702 humedales de los cuales el 48 estaacuten en nuestras Orinoquia y Amazonia Pero cerca del 93 de estos
ecosistemas al estar amenazados por acciones antroacutepicas y por el cambio climaacutetico requiere figuras de conservacioacuten
Al observar el mapa preliminar de humedales de Colombia aunque por la escala no se
visibilizan turberas y otros humedales de paacuteramo y bosques andinos que regulan los caudales de las regiones maacutes pobladas de Colombia y que contribuyen a las dinaacutemicas del clima
Sobresalen por su extensioacuten varios reservorios como marismas y manglares en la costa del Paciacutefico desde el sur de Tribugaacute hasta el riacuteo Mira y en especial sobre el delta del Patiacutea donde aparece Tumaco o cieacutenagas y madre viejas en corrientes de meandros como las
comprendidas entre el riacuteo Meta y el piedemonte de la Cordillera Oriental o las rondas del riacuteo Guaviare y en parte del Vichada e Iniacuterida ademaacutes de las vaguadas del Putumayo Caquetaacute y Vaupeacutes y el valle del Atrato aguas abajo de Vigiacutea del Fuerte y en parte del San
Juan o en regiones como el Magdalena Medio y Bajo y el Bajo Cauca donde a pesar de ecocidios agroindustriales mineros etc sobresalen ademaacutes de la Cieacutenaga Grande de Santa Marta La Mojana la Depresioacuten Momposina y el aacuterea del Sinuacute-San Jorge
Las cuentas del agua
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Imagen 7 Mapa de rocas permeables y porosas de Colombia IGAC (2002) en httpwwwzonucom
Mientras en grandes regiones como Australia y EEUU el 60 del agua utilizada proviene del subsuelo en Colombia donde el 31 del agua dulce estaacute contenida en acuiacuteferos y la Ley ha tenido que legislar para proteger los paacuteramos hace falta garantizar el caraacutecter patrimonial y de bien puacuteblico del agua subterraacutenea
Aunque en el paiacutes las cuencas hidrogeoloacutegicas con posibilidades de aprovechamiento abarcan el 74 del territorio seJ~QHOHVWXGLRsup3=RQDVKLdrogeoloacutegicas homogeacuteneas de ampRORPELDacuteGHO($0PLHntras el 56 de dicha aacuterea corresponde a la Orinoquiacutea
Amazoniacutea y Costa Paciacutefica y el 315 a la regioacuten Caribe e Insular soacutelo el 125 estaacute en la Regioacuten Andina que es la maacutes densamente poblada
La gran cuenca del Magdalena plusmn Cauca (24 del aacuterea total del territorio) que es la que
presenta la mayor afectacioacuten ambiental con soacutelo el 106 de la oferta hiacutedrica nacional debe soportar el 70 del PIB y el 75 de la poblacioacuten
En 2008 la participacioacuten del agua en el PIB nacional fue del 10 (incluido un 2 por la
hidroelectricidad) ademaacutes los costos econoacutemicos de la contaminacioacuten hiacutedrica ascendieron
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
91
al 35 del PIB y seguacuten el Banco Mundial el costo oculto de la mala calidad del agua y de los servicios de saneamiento podriacutea ascender al 1 del PIB
Agua y bosques en Caldas
Imagen 8 Precipitacioacuten y Coberturas en Caldas Fuente Corpocaldas
Seguacuten Corpocaldas de una extensioacuten de 744 mil Ha las coberturas verdes del departamento en 2010 eran 163 mil Ha en bosques (22) 265 mil Ha en cultivos (36) y 300 mil Ha en pastos y rastrojos (40) tres cuantiacuteas que cubren el 98 de su
escarpado y deforestado territorio Auacuten maacutes en la Ecorregioacuten Cafetera Mientras las superficies aptas para pastos y bosques son en su orden del 4 y 54 seguacuten Alma Mater las coberturas actuales en dichos usos llegan al 49 y 19 respectivamente
En cuanto al sistema subterraacuteneo de Caldas sobresalen las zonas de recarga de paacuteramo y de la gran cobertura boscosa de la alta cordillera o del extenso Valle del Magdalena y las regiones del Oriente caldense donde la copiosa precipitacioacuten explica un recurso hiacutedrico
excedentario susceptible de aprovechamientos hidroenergeacuteticos responsables Igualmente como acuiacuteferos estaacuten el gran acuiacutefero del Magdalena el valle del Risaralda y el sector de Santaacutegueda
Mientras en el Oriente caldense el patrimonio hiacutedrico es abundante al norte de Irra resulta deficitario dado el caraacutecter impermeable de las rocas la baja precipitacioacuten la inexistencia de acuiacuteferos y el estado de deforestacioacuten de las cuencas
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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El patrimonio hiacutedrico maacutes comprometido del departamento es el de la Cuenca del Riacuteo Chinchinaacute para el caso de la Subregioacuten Centro-Sur pero tambieacuten a nivel municipal existen potenciales problemas asociados al riesgo para el suministro de agua en Marmato y
Riosucio Salamina La Merced y Filadelfia
Dicha vulnerabilidad asociada al deacuteficit severo de agua igualmente amenaza a Quinchiacutea Marsella Apiacutea Balboa y Cartago de conformidad con la informacioacuten de Alma Mater y el SIR
Epilogo
Imagen 9 y 10 La guadua planta emblema de Caldas en Villegas Editores y Loro Multicolor ave emblema de Caldas en ornitologiacaldasorg
Sentildeala el Papa Francisco en su enciacuteclica Laudato 6LTXHsup3(OFOLPDes un bien comuacuten de WRGRVSDUDWRGRVlaquoDKXPDQLGDGHVWiOODPDda a tomar conciencia de la necesidad de realizar cambios de estilos de vida de produccioacuten y de consumo para combatir este
FDOHQWDPLHQWRacute
El Desarrollo de dichas poliacuteticas puacuteblicas ambientales seraacute fundamental para enfrentar la problemaacutetica del riesgo asociado al del cambio climaacutetico y a la crisis del agua que se
expresa en descontrol hiacutedrico y pluviomeacutetrico y en sequiacuteas y desabastecimiento de agua
En la ecorregioacuten se deberaacuten emprender poliacuteticas puacuteblicas para darle coherencia a las acciones ambientales y sociales del PCC incluyendo el tema del calentamiento global Para
corregir el uso conflictivo del suelo y en particular para resolver la enorme problemaacutetica de la deforestacioacuten y potrerizacioacuten el sector agropecuario deberaacute implantar la agroforesteriacutea y el ganadero emplear las practicas silvopastoriles
El Nuevo Ordenamiento Territorial en cada Plan de Desarrollo deberaacute Implementar poliacuteticas de ciencia y tecnologiacutea imbricadas con la cultura para resolver la brecha de productividad que sume en la pobreza a los medios rurales que en el caso de Caldas suma
270 mil habitantes
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LFHODHQFtFOLFDSDSDODXGDWR6LTXHsup3(ODJXDSRWDEOHOLPSLDUHSUHVHQWDXQDFXHVWLyQde primera importancia porque es indispensable para la vida humana y para sustentar los HFRVLVWHPDVWHUUHVWUHVDFXiWLFRVacute
Habraacute que hacer ajustes y trazar nuevos enfoques en las poliacuteticas puacuteblicas del paiacutes y en el ordenamiento territorial en materia de adaptacioacuten al cambio climaacutetico dotaacutendolas de una orientacioacuten socio-ambiental y redefiniendo el verdadero caraacutecter del agua el suelo y la biodiversidad erroacuteneamente considerados un recurso y como tal un objeto de mercado y
no un patrimonio inalienable
De lo contrario ademaacutes de hacer inviable el territorio en uno o dos siglos como maacuteximo en nombre de un modelo de desarrollo deshumanizado y centrado en el crecimiento
econoacutemico y por lo tanto en el consumo en virtud de las falencias de un Estado deacutebil y de una sociedad indolente y no previsiva habremos agotado la biodiversidad del paiacutes
Gracias
Ponencia para la Jornada Acadeacutemica Laudato siuml El cuidado de la casa comuacuten Auditorio Santo Domingo de Guzmaacuten Universidad Catoacutelica de Manizales 25 de Octubre de 2016
ENLACES UN
Agua como bien puacuteblico
Amenaza para la Reserva de
Riacuteo Blanco en Manizales
Aprendizajes en procesos participativos de reconversioacuten productiva
Bosques Cumbre del Clima y
ENSO
Calentamiento global en Colombia
Colombia geoestrateacutegica
Colombia paiacutes de humedales amenazados
Colombia Tropical iquesty el agua
queacute
CTS Economiacutea y Territorio
Eje Cafetero cambio climaacutetico
y vulnerabilidad territorial
El fantasma de la imprevisioacuten
El futuro de la ciudad caso
Manizales
El por queacute de los aguaceros en Colombia
El Riacuteo Cauca en el desarrollo de la regioacuten
El territorio de los Ansermas de la cultura Umbra
El territorio del Gran Caldas sup3D7LHUUDGHOampDIpacute
El territorio del riacuteo Grande de la Magdalena
El volcaacuten y el desastre de
Armero
Geotecnia para el Troacutepico
Andino
Gestioacuten del riesgo natural y el
caso de Colombia
Institucionalidad en el Paisaje Cultural Cafetero
Legalidad y sostenibilidad de la guadua
Manizales iquestciudad del agua
Maacutes espacio y oportunidades para el ciudadano
Noroccidente de Caldas un territorio forjado en Oro Panela y Cafeacute
Muelle de Tribugaacute iquestes posible
el desarrollo sostenible
Paisaje y regioacuten en la Tierra del Cafeacute
Riacuteos urbanos para Manizales
Territorio y Regioacuten Caldas en
la Ecorregioacuten Cafetera
Viacuteas lentas en el corazoacuten del
Paisaje Cultural Cafetero
Vida y desarrollo para el
territorio del Atrato
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
94
CAPIacuteTULO 5
CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
Resolver un problema de geotecnia supone conocer y determinar las propiedades del suelo Por ejemplo
1) Para determinar la velocidad de circulacioacuten del agua en un acuiacutefero se mide la permeabilidad del suelo se utiliza la red de flujo y la ley de Darcy
2) Para calcular los asentamientos de un edificio se mide la compresibilidad del suelo valor que se utiliza en las ecuaciones basadas en la teoriacutea de la consolidacioacuten de Terzaghi
3) Para calcular la estabilidad de un talud se mide la resistencia al corte del suelo y este valor permite construir expresiones de equilibrio estaacutetico
En otros problemas como los vinculados con los pavimentos no se dispone de expresiones racionales para lograr soluciones cuantificadas Por esta razoacuten se requiere una taxonomiacutea de los suelos en funcioacuten de su comportamiento y eso es lo que se denomina clasificacioacuten de suelos desde la oacuteptica geoteacutecnica
Agrupar suelos por la semejanza en los comportamientos correlacionar propiedades con los grupos de un sistema de clasificacioacuten aunque sea un proceso empiacuterico permite resolver multitud de problemas sencillos Eso ofrece la caracterizacioacuten del suelo por la granulometriacutea y la plasticidad Sin embargo el ingeniero debe ser precavido al utilizar esta ayuda valiosa ya que las soluciones a problemas de flujos asentamientos o estabilidad soportados soacutelo en la clasificacioacuten puede llevar a resultados desastrosos
Las relaciones de fases constituyen una base esencial de la Mecaacutenica de Suelos El grado de compacidad relativa de una arena es seguro indicador del comportamiento de ese suelo La curva granulomeacutetrica y los Liacutemites de Atterberg de gran utilidad implican la alteracioacuten del suelo y los resultados no revelan el comportamiento del suelo inalterado o in situ
51 Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos SUCS
Los suelos grDQXODUHVRILQRVVHJ~QVHGLVWULEXHHOPDWHULDOTXHSDVDHOWDPL]GHparapara PPHOVXHORHVGHQRPLQDGRsup3ILQRacute cuando maacutes del 50 pasa el Tamiz nuacutemero 200 (T200) como se observa en la curva C de la figura 39 Si no ocurre el material HVsup3JUDQXODUacutey seraacute grava o arena
a Los suelos granulares se designan con estos siacutembolos
Prefijos
G Grava El 50 o maacutes es retenido en el T4 Es el caso de la curva A de la figura 39
S Arena Siacute maacutes del 50 pasa el T4 Es el caso de la curva B de la figura 39
W bien gradado
P mal gradado
Depende del Cu y Cc Ver 34 en granulometriacutea
M Limoso C Arcilloso Depende de WL y el IP Ver liacutenea A en la Carta de Plasticidad de SUCS
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95
En donde
T Tamiz Cu Coeficiente de uniformidad Cc Coeficiente de curvatura
Si menos del 5 pasa el T200 el suelo es granular limpio y los sufijos son W o P seguacuten los valores de Cu y Cc si maacutes del 12 pasa el T200 el suelo es granular contaminado con finos y los sufijos son M (limo) y o C (arcilla) dependiendo de WL e IP Si el porcentaje de finos estaacute entre el 5 y el 12 el material granular estaacute lo suficientemente contaminado con finos que tiene comportamiento entre lo granular y los finos en este caso de utilizan sufijos dobles (clase intermedia) como ocurre para un suelo denominado GW-GC
b Los suelos finos se designan con estos siacutembolos
Prefijos Sufijos
M Limo L Baja plasticidad (WL lt 50)
En la Carta de Plasticidad L y H estaacuten separados por la liacutenea B
C Arcilla H Alta plasticidad (WL gt 50)
O Orgaacutenico
Se debe reportar este suelo Suelos por debajo de la liacutenea A
Esta clasificacioacuten estaacute basada soacutelo en los liacutemites de Atterberg para la fraccioacuten que pasa el T40 y se obtiene a partir de la llamada CARTA DE PLASTICIDAD asiacute
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96
8) -09(LL IP ULiacutenea
20) - 073(LL IP A Liacutenea
Sobre la liacutenea A arcillas inorgaacutenicas
Debajo de la liacutenea A limos y arcillas orgaacutenicas
La liacutenea B LL = 50 separa H de L
NOTA G = gravel W = well C = clay P = poor F = fair M = mud S = sand L = low H = high O = organics Pt = pest
Figura 51 A Carta de plasticidad
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Iacutend
ice
de
pla
stic
ida
d (
Ip)
Liacutemite liacutequido (LL)
CARTA DE PLASTICIDAD
Liacutenea A
Liacutenea B
Liacutenea U
Figura 51B Detalle de clasificacioacuten en la zona de LL lt60 y el IP lt30
0
10
20
30
0 10 20 30 40 50 60
Iacutend
ice
de
pla
stic
ida
d (
Ip)
Liacutemite liacutequido (LL)
CARTA DE PLASTICIDAD
Liacutenea A
Liacutenea B
Liacutenea U
CL
CL-ML ML
MH
CH
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GRUPO NOMBRES TIacutePICOS DEL MATERIAL
GW Grava bien gradada mezclas gravosas poco o ninguacuten fino GP Grava mal gradada mezclas grava plusmn arena poco o ninguacuten fino GM Grava limosa mezclas grava arena limo GC Grava arcillosa mezclas gravoplusmnarena arcillosas SW Arena bien gradada SP Arena mal gradada arenas gravosas poco o ninguacuten fino
SM Arenas limosas mezclas arena plusmn limo SC Arenas arcillosas mezclas arena plusmn arcilla ML Limos inorgaacutenicos y arenas muy finas polvo de roca limo arcilloso poco plaacutestico
arenas finas limosas arenas finas arcillosas CL Arcillas inorgaacutenicas de plasticidad baja a media arcillas gravosas arcillas arenosas
arcillas limosas arcillas magras (pulpa)
OL Limos orgaacutenicos arcillas limosas orgaacutenicas de baja plasticidad MH Limos inorgaacutenicos suelos limosos o arenosos finos micaacuteceos o diatomaacuteceos (ambiente
marino naturaleza orgaacutenica siliacuteceo) suelos elaacutesticos CH Arcillas inorgaacutenicas de alta plasticidad arcillas gruesas OH Arcillas orgaacutenicas de plasticidad media a alta limos orgaacutenicos Pt Turba (carboacuten en formacioacuten) y otros suelos altamente orgaacutenicos
- Tabla 51 Nombres tiacutepicos de los materiales
Este sistema propuesto por Arturo Casagrande (1942) lo adopta el cuerpo de Ingenieros de EEUU en los aeropuertos y actualmente es ampliamente utilizado en el mundo al lado del sistema de la AASHTO o el de la ASTM todos basados en los LIMITES Y LA GRANULOMETRIacuteA
- 5111 Definicioacuten del Grupo SUCS con la CARTA DE PLASTICIDAD
Se han definido para gravas (G) y arenas (S) la situacioacuten W o P de acuerdo a dos coeficientes Cu y Cc (Seccioacuten 34) iquestcuaacutendo se dice que es GM GC SM o SC (ver la carta de plasticidad de la figura 51A)
siacutembolo doble 7 IP 4
con sombreada zona laEn
7 IP oA liacutenea la Sobre SC
4 IP oA liacutenea la de Debajo SM
siacutembolo doble 7 IP 4
conA liacutenea la Sobre
7IP oA liacutenea la Sobre GC
4 IP oA liacutenea la de Debajo GM
poundpound
Adicionalmente como se sentildealoacute atraacutes (Seccioacuten 51)
a) GW GP SW SP exigen que MENOS del 5 del suelo pase el T200
b) GM GC SM SC exigen que MAS del 12 del suelo pase el T200
c) Si el porcentaje de finos estaacute entre 5 y 12 se requiere doble siacutembolo
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Grupo VALORACIOacuteN ATRIBUTOS APTITUDES SEGUacuteN USOS
GW +++ ++ +++ +++
Mantos de presas terraplenes erosioacuten de canales
GP ++ +++ ++ +++ Mantos de presas y erosioacuten de canales
GM ++ - ++ +++ Cimentaciones con flujo de agua
GC ++ -- + ++ Nuacutecleos de presas revestimientos de canales
SW +++ ++ +++ +++ Terraplenes y cimentacioacuten con poco flujo
SP m ++ ++ ++ Diques y terraplenes de suave talud
SM m - ++ + Cimentacioacuten con flujo presas homogeacuteneas
SC ++ -- + + Revestimiento de canales capas de pavimento
ML m - M m Inaceptable en pavimentos licuable
CL + -- M m Revestimiento de canales pero es erodable
OL m - -- m No recomendable maacuteximo si hay agua
MH -- - - --- Inaceptable en cimentaciones o bases (hinchable)
CH -- -- -- --- Inaceptable en cimentacioacuten (hinchable)
OH -- -- -- --- Inaceptable en cimentaciones o terraplenes
CA
RA
CT
ER
IacuteST
ICA
S
FU
ND
AM
EN
TA
LE
S
Faci
lidad d
e
trata
mie
nto
en o
bra
Perm
eabili
dad
Resi
stenci
a a
l co
rte
Com
pre
sibili
dad Sobresaliente
Muy alto Alto
Moderado Deficiente
Bajo Muy bajo
+++ ++ + m -
-- ---
Tabla 52 Caracteriacutesticas y uso de los suelos (Grupo del SUCS)
- Ejercicio 51
Con base en las curvas de gradacioacuten de la Figura 38 en el ejercicio 31 y demaacutes datos clasificar esos mismos suelos
Suelo A Suelo granular sin finos (67 de la fraccioacuten granular se retiene en el T4 = 475 mm) Cu = 50 y Cc = 2 GW
Suelo B Suelo granular sin finos (33 de la fraccioacuten granular se retiene en el T4 = 475 mm) Cu = 24 y Cc =11 SP
Suelo C Suelo finoplusmngranular (45 de este suelo se retiene en el T200 = 0075 mm) Se agregan como datos nuevos que wL = 40 wP = 18 IP = 22 como LL lt 50 IP gt 7 (Seccioacuten 51) CL
Suelo D Suelo finoplusmngranular (maacutes de la mitad 61 pasoacute el T200) Se agrega que LL = 65 y que IP = 20 como LL gt 50 la plasticidad es alta y como IP = 20 estaacute bajo la liacutenea A De acuerdo a la CARTA dos posibilidades MH u OH para evaluar los datos de campo Y esa evaluacioacuten MH
52 Clasificacioacuten de la AASHTO
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99
Este es el sistema del Departamento de Caminos de USA introducido en 1929 y adoptado por la sup3$PHULFDQ$VVRFLDWLRQRI6WDWH+LJKZD2IILFLDOVacuteHQWUHRWUDV(VGHXVRHVSHFLDOSDUDODFRQVWUXFFLyQde viacuteas en especial para manejo de subrasantes y terraplenes
Tabla 53 Clasificacioacuten AASHTO
Los grupos de suelos son 7 subdivididos en otros maacutes (para llegar a 12)
a) Grueso granulares 35 o menos pasa el T200 comprende
A-1 si menos del 20 pasa el T200 y menos del 50 pasa el T40
A-2 si menos del 35 pasa el T200 (limoso o arcilloso)
A-3 si menos del 10 pasa el T200 y 51 o maacutes pasa el T40
b) Suelos fino granulares (grupo limo arcilla) maacutes del 35 pasa el T-200
A-4 si IP pound 10 (limo) y LL pound 40
A-5 si IP pound 10 (limo) y LL ge 41
A-6 si IP ge 11 (arcilla) y LL pound 40
A-7 si IP ge 11 (arcilla) y LL ge 41
En consecuencia A-1 = cascajo y arena A-3 = arena fina A-2 = cascajos y arenas limosas o arcillosas A-4 y A-5 suelos limosos y A-6 y A-7 suelos arcillosos
A-1 y A-3 son suelos excelentes y buenos A-2 buenos y moderados y A-6 y A-7 son suelos de moderados a pobres
A-1-a a-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5 A-7-6
10 50 Max
40 30 Max 50 Max 51 Min
200 15Max 25 Max 10 Max 35 Max 35 Max 35 Max 35 Max 36 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36 Min
LL 40 Max 41 Min 40 Max 41 Min 40 Max 41 Min 40 Max 41 Min 41 Min
LP 6 Max 6 Max NP 10 Max 10Max 11 Min 11 Min 10 Max 10 Max 11 Min 11 Min 11 Min
0 0 0 0 4 Max 8 Max 4 Max 8 Max 12 Max 16 Max 20 Max 20 Max
Nota En la divisioacuten A-7 cuando IP gt 30 el grupo A-7-5 Si el IP lt 30 el grupo es A-7-6
Materiales limosos y arcillosos maacutes del
35 pasa la malla No 200
Clasificacioacuten
General
Grupos
Materiales granulares 35 o menos pasan la malla 200
Comportamiento general
como subbase
Arena limosa o arcillosa arena Suelos limosos Suelos arcillosos
EXELENTE A BUENO ACEPTABLE A MALO
A-4 A-5 A-6A-7
ArenaPiedra Grava ArenaTipo usual de materiales
constituyentes
Iacutendice de grupo
Anaacutelisis por mallas
que pasa la malla
No
Caracteriacutes tica de la
fraccioacuten que pasa la
mal la 40
A-3A-1 A-2
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
100
Gru
po
Suelo
s
Perm
eabili
da
d
Ela
stic
idad
Cam
bio
de
volu
men
Capila
ridad
Base
s de
pavim
ento
s
Sub b
ase
s
Terr
aple
nes
Valoracioacuten escala
A-1 ++ --- -- - ++ ++ ++ +
++
Sobresali
ente
A-2 - ++ + m - M + ++
Muy alto
A-3 + - -- - + + + + Alto A-4 - + +- ++
+ - - +- m Moderad
o A-5 - m ++ ++
+ --- - -- - Deficient
e A-6 --- - ++ ++ -- -- - -- Bajo A-7 -- m ++ ++ -- -- -- --- Muy
bajo
Tabla 54 Caracteriacutesticas de suelos plusmnseguacuten la AASHTOplusmn
Ejercicio 52
Calcular el LL y Fi si se da el papel semilogariacutetmico de laboratorio y el
nuacutemero de golpes para 4 contenidos de humedad en el ensayo con la Cazuela de Casagrande (Figura 41)
wi = 311 331 342 371
Ni = 34 27 22 17 golpes
R Por interpolacioacuten la humedad para N = 25 golpes da LL = 337
El Fi Como el graacutefico semilogariacutetmico de N contra w da una liacutenea recta llamada LINEA DE FLUIDEZ su pendiente denominada IacuteNDICE
DE FLUJO Fi estaacute dada por
-
i
j
ij
N
NFi
log
ww
17
34log
137131 -Fi
R El iacutendice de flujo del suelo anterior es Fi = -1993
1 2 3 1
34 27 22 17
311 331 342 371
339
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
LIacuteMITE LIacuteQUIDO
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
y = -03373x + 42309
310
320
330
340
350
360
370
380
10 20 40
Humedad ()
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUJO
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
101
- Ejercicio 53
Clasifique los siguientes suelos en el sistema SUCS
T200 T4
Retenido 20
Pasa 92
Pasa 30 Retenido
10
Pasa 8 Retenido
2
Retenido 20 Pasa 92
Pasa 8 Pasa 60
Cu Cc
4 15
4 2
8 2
4 15
7 5
finos
losen
P
L
w
w
250 100
40 25
45 31
250 150
60 40
Observacioacuten adicional
Buen contenido de materia orgaacutenica
Pasa el 4 y retiene el 200
60
Pasa el 4 y retiene el 200
90
Contenido despreciable de
materia orgaacutenica
IP = 20
R OH SC SW plusmn SM MH SP plusmn SM
Nota en este ejercicio es fundamental utilizar la Carta de Plasticidad en los suelos finos y los criterios de gradacioacuten en suelos grueso-granulares plusmn maacuteximo si hay suelos de FRONTERA
- Ejercicio 54
Clasifique los siguientes suelos seguacuten AASHTO y SUCS Suelo
A B C Suelo A B C
maacutes
fino q
ue T4 ---- ---- 693 T100 ---- ---- 198
T10 658 795 591 T200 219 543 51
T20 ---- ---- 483 wL 341
535
(NO PROCEDE)
T40 361 690 385 wP 165
316
(NO PROCEDE)
T60 ---- ---- 284 IP 176 219 (NO PROCEDE)
A Arcilla arenosa y limosa parda clara B Arcilla limosa trazos de grava parda oscura C Arena muy gravosa gruesa parda media (no plaacutestico)
Solucioacuten I seguacuten la AASHTO (Seccioacuten 52)
- Suelo A IP = 176 gt 10 Ademaacutes 219 pasa T200 A-2
- Suelo B IP = 219 gt 10 Ademaacutes 543 pasa T200 A-7
- Suelo C Es grueso granular y soacutelo 385 pasa T40 A-1
Solucioacuten II Seguacuten la SUCS (Figura 51 Seccioacuten 5111)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
102
- Suelo A Menos del 50 pasa el T200 y maacutes del 50 pasa el T4 Seraacute SM o SC porque maacutes del 5 pasa el T200 De acuerdo a la CARTA DE PLASTICIDAD y la descripcioacuten es CL en consecuencia no pudiendo ser limo es SC
- Suelo B Es fino granular pues maacutes del 50 pasa el T200 Como LL gt 50 es MH OH o CH (ver CARTA DE PLASTICIDAD) Por la dificultad de leer exactamente su localizacioacuten f(IP LL) el caacutelculo es IP = 073(535 plusmn 20) = 244 gt 219 quedando el suelo por debajo de la liacutenea A Por la descripcioacuten es MH
- Suelo C Asumamos 51 ordf 5 Haciendo la curva granulomeacutetrica Cu = 233 Cc = 05 (mal gradado) Entre T4 y T200 624 (restar) del material se retiene y su denominacioacuten es arena entonces SP
Ejercicio 55
Clasificar los siguientes suelos
Sondeo No Muestra No Profundidad (m) Wn () Wl () Wp () Ip P200 SUCS
1 m 1 B 150 287 317 279 38 309
1 m 3 B 450 504 522 - NP 291
3 m 2 B 300 373 400 - NP 273
RESUMEN ENSAYO DE CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
Sondeo No Muestra No Profundidad (m) Wn () Wl () Wp () Ip P200 SUCS
1 m 1 Sh 30 449 645 473 172 816
1 m 3 Sh 60 466 654 368 286 728
2 m 2 Sh 60 461 677 366 311 797
3 m 2 Sh 60 449 524 467 57 643
5 m 1 Sh 10 321 495 340 155 434
RESUMEN ENSAYOS DE CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
Sondeo
No
Muestra
No
Profundidad
(m)
Wn
()
Wl
()
Wp
()
Ip
()
P4
()
P200
()SUCS
1 M 2 SPT 20 311 388 355 32 941 262
1 M 4 SPT 40 405 511 439 73 970 334
1 M 5 SPT 50 181 NL - NP 909 120
1 M 7 Lv 80 - 100 185 NL - NP 939 39
2 M 1 SPT 10 114 NL - NP 713 179
2 M 7 Lv 45 - 60 248 NL - NP 1000 24
3 M 2 SPT 20 201 406 357 48 871 179
3 M 3 Lv 22 -375 13 NL - NP 984 11
3 M 6 Lv 60 - 80 204 224 - NP 991 313
4 M 1 SPT 10 446 579 479 100 1000 316
4 M 3 SPT 30 16 246 262 -16 811 233
4 M 6 SPT 60 358 473 371 102 848 282
4 M 7 Lv 63 - 67 253 NL - NP 844 265
RESUMEN ENSAYO DE CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
103
Ejercicio 56
Caacutelculos para la clasificacioacuten de suelos
MANUAL DE GEOLOGIacuteA PARA INGENIEROS Duque Escobar Gonzalo
Universidad Nacional de Colombia (2020) See more at
httpsrepositoriounaleducohandleunal3145
1 2 3 1 2 3
34 20 13
26 31 18 11 1
2200 1975 1810 1731 1690
1826 1610 1466 1477 1451
374 365 344 254 239
975 810 733 620 648
851 800 733 857 803
4395 4563 4693 2964 2976
ML
IacuteNDICE DE GRUPO
1833 gr 340
TamizPeso
Retenido (gr) Retenido
Retenido
Acumulado peso
4 - - - 100
200 723 394 394 606
-200 1110 606 1000
FECHA SONDEO Ndeg 1
PROYECTO MUESTRA Ndeg 1
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 15 m
DESCRIPCIOacuteNSuelo de color pardo oscuro arenoso
con orgaacutenicoHOJA 1 DE 1
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
LIacuteMITE LIacuteQUIDO 451 CLASIFICACIOacuteN DE LA MUESTRA
LIacuteMITE PLAacuteSTICO 297 USCS
IacuteNDICE PLAacuteSTICO 154 AASHO
GS
GRADACIOacuteN
Peso seco inicial HUMEDAD NATURAL
y = -01388x + 48602
420
440
460
480
10 20 40
Hu
me
dad
(
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
1 2 3 1 2 3
31 21 12
46 23 17 8 1
2962 2732 2555 2060 1975
1713 1563 1455 1453 1390
1249 1169 1100 607 585
802 731 690 643 600
911 832 765 810 790
13710 14050 14379 7494 7405
MH
IacuteNDICE DE GRUPO
1952 gr 1243
TamizPeso
Retenido (gr) Retenido
Retenido
Acumulado peso
4 - - - 100
200 1786 915 915 85
-200 166 85 1000
FECHA SONDEO Ndeg 3
PROYECTO MUESTRA Ndeg 5
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 75 m
DESCRIPCIOacuteNSuelo arcillosos de color gris con vetas
de color habanoHOJA 1 DE 1
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
LIacuteMITE LIacuteQUIDO 1392 CLASIFICACIOacuteN DE LA MUESTRA
LIacuteMITE PLAacuteSTICO 745 USCS
IacuteNDICE PLAacuteSTICO 647 AASHO
GS
GRADACIOacuteN
Peso seco inicial HUMEDAD NATURAL
y = -03518x + 14797
1370
1390
1410
1430
10 20 40
Hu
me
dad
(
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
1 2 3 1 2 3
39 24 15
20 6 17 31 16
2442 2190 2200 1975 1880
2019 1759 1777 1715 1627
423 431 423 260 253
991 760 840 710 640
1028 999 937 1005 987
4115 4314 4514 2587 2563
CL
IacuteNDICE DE GRUPO
Peso seco inicial 1119 gr 297
TamizPeso
Retenido (gr) Retenido
Retenido
Acumulado peso
4 - - - 100
200 270 241 241 759
-200 849 759 1000
FECHA SONDEO Ndeg 1
PROYECTO MUESTRA Ndeg 4
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 60 m
DESCRIPCIOacuteNLimo arcilloso de color gris pardo con
partiacuteculas meteorizadasHOJA 4 DE 16
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
LIacuteMITE LIacuteQUIDO 433 CLASIFICACIOacuteN DE LA MUESTRA
LIacuteMITE PLAacuteSTICO 258 USCS
IacuteNDICE PLAacuteSTICO 176 AASHO
GS
GRADACIOacuteN
HUMEDAD NATURAL
y = -01631x + 47385400
420
440
460
10 20 40Hu
meda
d (
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
1 2 3 1 2 3
38 21 12
43 21 9 8 17
3225 3109 2992 2302 2101
2103 1916 1746 1637 1573
1122 1193 1246 665 528
1100 960 771 660 803
1003 956 975 977 770
11186 12479 12779 6807 6857
MH
IacuteNDICE DE GRUPO
1723 gr 1058
TamizPeso
Retenido (gr) Retenido
Retenido
Acumulado peso
4 - - - 100
200 1575 914 914 86
-200 148 86 1000
FECHA SONDEO Ndeg 12
PROYECTO MUESTRA Ndeg 6
LOCALIZACIOacuteN PROFUNDIDAD 78 m
DESCRIPCIOacuteNSuelo limo arcilloso de color amarillo
con vetas de color blanco HOJA 1 DE 1
Humedad ()
LIMITE DE ATTERBERG LIacuteMITE LIacuteQUIDO LIacuteMITE PLAacuteSTICO
Determinacioacuten Nordm
Nuacutemero de golpes
Recipiente Nordm
Recipiente+ Suelo huacutemedo (gr)
Recipiente+ Suelo seco (gr)
Peso del agua (gr)
Peso recipiente (gr)
Peso suelo seco (gr)
LIacuteMITE LIacuteQUIDO 1206 CLASIFICACIOacuteN DE LA MUESTRA
LIacuteMITE PLAacuteSTICO 683 USCS
IacuteNDICE PLAacuteSTICO 523 AASHO
GS
GRADACIOacuteN
Peso seco inicial HUMEDAD NATURAL
y = -06319x + 136441100
1150
1200
1250
1300
10 20 40
Hu
me
dad
(
)
Nuacutemero de golpes
CURVA DE FLUIDEZ
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
104
LECTURA 5 CRISIS Y OPCIONES EN EL RIacuteO GRANDE DE COLOMBIA
Imagen Cuenca del Magdalena Gran Cuenca en ars-elscdncom y Cambios de cobertura
1970-1990 y Deforestacioacuten 1980-2010 Juan Dariacuteo Restrepo y James P M Syvitski (2006)
y HA Escobar (2018)
Por Gonzalo Duque-Escobar
El riacuteo Magdalena tambieacuten llamado riacuteo Grande es Colombia y su puerta de entrada es
Barranquilla La suerte de este riacuteo de la patria cuya extensioacuten es de 1613 Km navegable
990 Km desde su desembocadura en el mar Caribe hasta el Salto de Honda y 400 km maacutes
desde alliacute hasta el departamento del Huila estaacute comprometida su manejo y control
depende de su apropiacioacuten con un enfoque bioceacutentrico para que prime el respeto de sus
derechos bioculturales
La gran cuenca Magdalena-Cauca con una extensioacuten de unos 250 mil km cuadrados
equivalentes al 24 del territorio continental del paiacutes bantildea 11 departamentos de
Colombia Magdalena Atlaacutentico Boliacutevar Cesar Antioquia Santander Boyacaacute
Cundinamarca Caldas Tolima y Huila en los cuales vive el 80 de la poblacioacuten
colombiana y se produce el 85 del PIB nacional y el 90 de la hidroelectricidad
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
105
suacutemense a los anteriores departamentos Cesar Boliacutevar y Sucre bantildeados por el riacuteo San
Jorge y Quindiacuteo por el riacuteo La Vieja
Si para la carga hasta 1930 el vapor fue el principal medio de transporte en 1940 el modo
carretero responde por el 40 contra 30 del ferroviario y 30 del fluvial y en 2000 el
modo terrestre sube a 65 contra el 30 del ferroviario y 5 del fluvial
En la gran cuenca la corriente principal la conforman el Riacuteo Magdalena (1613 km) el
Canal del Dique (114 km) y el curso bajo del Riacuteo Cauca (187 km) Pero para valorar el
dantildeo basta sentildealar que de 1990 a la fecha la pesca del Magdalena se ha reducido de 80
mil a 7 mil toneladas anuales El caudal en la desembocadura que en promedio es de
7200 m3 por segundo variacutea desde 10287 m3s en invierno a 4068 m3s en verano
Asumiendo desafiacuteos
Imagen Evolucioacuten del delta del Magdalena (wwwresearchgatenet) y Canal del Dique (ANI-El Herraldo)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
106
La deforestacioacuten y peacuterdida de complejos de humedales como causas que explican el
desbordamiento del riacuteo reclamando el espacio perdido sumada a la contaminacioacuten por
aguas vertidas y no tratadas desde centros urbanos y por 1200 minas de aluvioacuten que
usan mercurio ademaacutes de las actividades agroindustriales con su huella hiacutedrica verde son
tres fenoacutemenos que por su impacto sin medida sobre las poblaciones riverentildeas y peacuterdida
de ecosistemas iacutecticos en la cuenca del Riacuteo Grande y el Caribe obligan a preguntarnos
queacute proyectos de magnitud existen en Colombia que velen radicalmente por la proteccioacuten
del medio ambiente y la preservacioacuten de sus ecosistemas maacutes estrateacutegicos
La fauna y flora al igual que poblados que ayer eran puertos y haacutebitat de comunidades de
pescadores de la cuenca MagdalenaplusmnCauca y que han debido abandonar su oficios han
visto las consecuencias del desarrollo industrial en Colombia surgido a principios del siglo
XX afectando el ambiente a lo largo del Riacuteo Grande que transitando por biomas de
regiones diversas y distantes y que pese a estar beneficiado por un clima bimodal padece
problemas de regulacioacuten hiacutedrica y climaacutetica calidad del agua y pervivencia de los
ecosistemas
Auacuten maacutes el cambio climaacutetico y uso conflictivo del suelo en la Regioacuten Andina ademaacutes de
plantear amenazas importantes para la biodiversidad afectando la distribucioacuten de especies
a diferentes escalas en un escenario complejo con ecosistemas fragmentados son hechos
que invitan a incluir rasgos espaciales diferenciados que propicien una necesaria
evaluacioacuten adecuada para la identificacioacuten temprana de los escenarios de riesgo con sus
dinaacutemicas espacio-temporales y de los factores especiacuteficos que inciden en la amenaza
para los ecosistemas amenazados y vulnerables como para los pobladores riberentildeos
expuestos a sequiacuteas e inundaciones en el territorio de la macrocuenca
El territorio
Portada Rio Magdalena Corriente trenzada Chucuri (2013) Black Drone in httpswwwshutterstockcom
Ahora que estamos advirtiendo una gestioacuten relevante del Ministerio Puacuteblico en casos
ambientales emblemaacuteticos como el Riacuteo Grande de La Magdalena debemos subrayar que
la Procuraduriacutea ente creado hace 90 antildeos por primera vez en Colombia ha mirado a lo
largo y ancho del paiacutes cada territorio como una construccioacuten social e histoacuterica y por lo
tanto como un constructo cultural tal cual lo ha hecho la Corte Constitucional al haber
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
107
reconocido como un sujeto de derechos bioculturales al riacuteo Atrato mediante Sentencia T-
622 de 2016 y a la Amazoniacutea en Sentencia STC3460 de 2018
Pero si en la cuenca se han perdido tres cuartas partes de los bosques de niebla cuya
extensioacuten llegoacute a 97 millones de hectaacutereas la deforestacioacuten no para pese a que
actualmente soacutelo resta menos del 10 de los bosques que existieron inicialmente al 2013
en la Regioacuten Andina se deforestaron 25 mil hectaacutereas equivalentes al 16 de la
deforestacioacuten del paiacutes Todo esto se traduce en una erosioacuten que explica una carga de
sedimentos de 150 millones de toneladas antildeo en el Magdalena asociada a una tasa de
690 tonkm2antildeo1 superior a las tasas del Amazonas (167 tonkm2antildeo1) y Orinoco (158
tonkm2antildeo1) seguacuten Juan Dariacuteo Restrepo (2005) lo que se expresa en grandes impactos
socioambientales y econoacutemicos para el Caribe ademaacutes del dantildeo causado en el sistema de
cieacutenagas de la Depresioacuten Momposina propiciando inundaciones en el Atlaacutentico y dantildeos en
el Canal del Dique causando la muerte de corales en los arrecifes de Islas del Rosario de
los que soacutelo queda el 20
La caracteriacutestica contrastante a lo largo de los tramos distales del Magdalena son sus
cuerpos de agua casi permanentes en llanuras aluviales donde la sedimentacioacuten puede
estar en la forma de sedimentacioacuten leacutentica difusa (aguas estancadas) deltas de llanuras
aluviales y canales desarrollados por extensioacuten de diques subacuaacuteticos No obstante las
intervenciones
El canal del Dique bifurcacioacuten artificial de 115 km de larga y 100 m de ancha construida
en el siglo XVI para conectar Cartagena de Indias con Calamar en el que las obras e
intervenciones acometidas desde 1571 hasta 1984 cuando se reducen de 93 a 50 las
curvas ampliacutea el fondo de 45 a 65 m y profundiza a 250 m no han cesado e
incrementando el caudal medio de 350 m3s a 540 m3s con grave impacto ambiental
Los dragados de rectificacioacuten y ampliacioacuten como el realizado entre 1980 y 1984
reduciendo el efecto amortiguador de crecientes de las cieacutenagas incrementoacute los aportes
de sedimentos y agua dulce hacia las bahiacuteas de Cartagena y Barbacoas incrementando la
afectacioacuten a los corales de las islas del Rosario Seguacuten Restrepo y Correa (2014) el Canal
del Dique deposita en la Bahiacutea de Cartagena cerca de 3 millones de toneladas por antildeo
Si actualmente el gobierno de Colombia realiza mantenimientos preventivos para evitar un
rompimiento del dique como el del antildeo 2010 que originoacute la mayor inundacioacuten en el sur
del Atlaacutentico habraacute que recordar que aunque se hayan sentildealado posibles factores
detonantes y contribuyentes de las rupturas del Canal a su paso por Santa Luciacutea las
crecientes como fenoacutemeno ciacuteclico natural del riacuteo y la alta tasa a la susceptibilidad a la
erosioacuten asociada a la juventud de los Andes no pueden en si explicar el desastre del
Atlaacutentico ocurrido en 2010 la causa primera de dicha hecatombe fue la sedimentacioacuten del
riacuteo asociada a un problema integral como lo es la cuenca deforestada en maacutes del 80 por
ciento
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
108
Ahora que se propone rectificar el canal y dotarlo de esclusas en Calamar y Puerto Badel
previendo profundizarlo 3 m y encausar 500 m3s deberaacute considerase el revestimiento de
sus paredes para reducir el riesgo erosivo y las trampas de sedimentos para proteger los
ecosistemas marinos afectados
Humedales
El IDEAM al evaluar la dinaacutemica fluvial del cauce del riacuteo Magdalena entre
Barrancabermeja y Bocas de Ceniza para los antildeos 2001 y 2002 encontroacute que durante el
periacuteodo 1980-2000 el tramo de 600 km presentoacute cambios en su trazado y dinaacutemica Alliacute
se identificaron como inestables los sectores de Casabe-San Pablo por alta migracioacuten de
barras e islas Pinto-Zambrano por alta migracioacuten del curso y recorte de curvas por fuerte
dinaacutemica sinuosa y meandriforme y San Pablo-Bodega Central por la moderada
sinuosidad que favorece el movimiento del curso del riacuteo Y con comportamiento estable
los tramos de Zambrano-Calamar donde las colinas confinan el cauce del riacuteo Calamarplusmn
Bocas de Ceniza donde los altos diques controlan el riacuteo y reducen su migracioacuten Bodega
CentralplusmnEl Banco por la ocurrencia de cursos sinuosos y poco moacuteviles y El BancoplusmnPinto
por moderada sinuosidad y miacutenima movilidad del curso
Imagen Inundaciones raacutepidas y lentas en la cuenca del Magdalena PMA Cormagdalena
2017 Deltas y estuarios asociados al Riacuteo Magdalena en httpswwwimeditorescom
Y en cuanto a los humedales debe advertirse que los de la Depresioacuten Momposina estaacuten
siendo transformados en la periferia hacia agroecosistemas debido a la expansioacuten de la
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
109
frontera agriacutecola y ganadera ocasionando el fraccionamiento y alteracioacuten de su dinaacutemica
hiacutedrica (Mavdt et al 2003) Este fenoacutemeno es visible en varios de los humedales de la
cuenca del Magdalena formando un patroacuten constante de acortar las maacutergenes de estos
cuerpos de agua No podemos olvidar que los humedales son de gran importancia no solo
por la regulacioacuten hiacutedrica sino porque los ecosistemas de los riacuteos neotropicales dependen
de las llanuras aluviales de desborde de los lechos de aguas maacuteximas y de los humedales
asociados zonas de inundacioacuten de donde los ecosistemas acuaacuteticos adquieren la biomasa
que les permite poseer la riqueza de especies de peces
Entre los cuatro principales estuarios de Colombia dos estaacuten relacionados con la Cuenca
del Magdalena las desembocaduras de los riacuteos Magdalena y del Canal del Dique en la
primera zona la principal laguna costera del paiacutes la Cieacutenaga Grande de Santa Marta con
una extensioacuten de 450 km2 la segunda zona la Bahiacutea de Cartagena con 82 km2 de
superficie que se comporta como un estuario debido al aporte de agua dulce del Canal del
Dique
Ademaacutes la presioacuten maacutes importante sobre los humedales se realiza sobre los pequentildeos
cuerpos de agua y en los sistemas de oriacutellales y diques naturales que tienden a
desconectar los riacuteos de sus llanuras aluviales de desborde En el bajo Magdalena esta
situacioacuten conflictiva se hace especialmente notoria Como evidencia el mal manejo puede
llegar a situaciones tan extremas como la de la Cieacutenaga Grande de Santa Marta albufera
declarada Patrimonio de la Humanidad en 1998 que tiene flujos tan encauzados y
controlados por los propietarios de los predios de la zona que en antildeos de extremo control
llegaron a producir la salinizacioacuten de los bajos y del cuerpo mismo de la cieacutenaga causando
problemas ambientales severos auacuten para la productividad de sus predios
DGHVDSDULFLyQGHORVSHTXHxRVKXPHGDOHVGHVHFDGRVSRUODIDOVDsup3UHFXSHUDFLyQGH
WLHUUDVacuteSRUSDUWHGHORVGXHxRVde predios tienen efectos importantes no solo en la
biodiversidad y otros servicios ambientales fundamentales para el territorio que no estaacuten
siendo valorados sino tambieacuten en la regulacioacuten de los ciclos hidroloacutegicos y por lo tanto en
la amenaza por inundaciones y sequias ya exacerbadas por el cambio climaacutetico
Manejo socio-ambiental
Aunque la Ley 161 de 1994 reglamenta la Corporacioacuten Autoacutenoma Regional Del Rio
Grande De La Magdalena plusmnCormagdalena- y le define sus funciones patrimonio y otras
obligaciones lo curioso de este paiacutes es que el Plan Maestro del Magdalena elaborado en
2015 y cuyos toacutepicos fueron la navegacioacuten y mejoramiento del canal del riacuteo
aprovechamiento de riberas y recursos pesqueros generacioacuten hidroeleacutectrica uso del suelo
y en particular de la tierra recreacioacuten y gestioacuten integrada se le encomendoacute a Hidrochyna
en su jurisdiccioacuten Alliacute sin que mediara consulta alguna con los actores primarios definioacute y
priorizoacute proyectos en un aacuterea de planificacioacuten de 69400 km2 de 129 municipios lo que
representa el 26 de la Cuenca donde al 2010 habitaban 6 millones de colombianos o
sea el 17 de la poblacioacuten de la gran Cuenca
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
110
Como ente corporativo especial del orden Nacional (y de acuerdo a la Ley 161 de 1994)
ampRUPDJGDOHQDsup3HVWiLQYHVWLGDGHOas facultades necesarias para la coordinacioacuten y
supervisioacuten del ordenamiento hidrROyJLFRPDQHMRLQWHJUDOGHOUtR0DJGDOHQDacuteSRU
fortuna en 2017 el paiacutes retoma la agenda y formula el Plan de Ordenamiento y Manejo
Integral de la Cuenca con su Plan de Manejo y de Aprovechamiento PMA y el respectivo
Oacutergano Colegiado de Administracioacuten y Decisioacuten -OCAD- del Riacuteo Magdalena y Canal del
Dique Lo anterior obliga a reconocerle a Cormagdalena que desde 1999 veniacutea
formulando el Plan de Ordenamiento y Manejo Integral de la Cuenca del Riacuteo Grande de la
Magdalena -POMIM- en fases progresivas como instrumento para formular objetivos de
coordinacioacuten y armonizacioacuten y para establecer lineamientos de poliacutetica y estrategias para
la formulacioacuten del Plan de Ordenamiento iquestPor queacute no aprovechar a fondo el POMIM que
contemplaba un elemento de ordenamiento hidroloacutegico y otro de coordinacioacuten con las CAR
y MASD como instituciones encargadas de la gestioacuten medioambiental para enfrentar la
deforestacioacuten como causa de la sedimentacioacuten
Frente a la pregunta y el Plan Maestro de Transporte Intermodal de Colombia 2015-2035
iquestqueacute En lugar de poner a competir ferrocarril y riacuteo a lo largo del Magdalena ademaacutes de
integrar mediante el tren a Buenaventura con Urabaacute debioacute extender la hidroviacutea al Huila
navegando el Salto de Honda con enorme ventaja para el sistema portuario en La Dorada
y sobre todo para Barranquilla La hidroviacutea con una reduccioacuten de los costos superior al
40 y movilizando en el Magdalena Centro seis millones de toneladas en un horizonte
moderado plusmncon el riacuteo operando al 100 por ciento del tiempo- podriacutea generar maacutes de cien
mil empleos para Colombia
El objeto de la recuperacioacuten del Magdalena remontando el Salto de Honda y extendiendo
la hidroviacutea hasta Neiva ademaacutes de hacer que los poblados riberentildeos vuelvan a ser puertos
o asentamiento de pescadores debe prevenir la sobreexplotacioacuten de la pesca y la madera
y que se arrasen humedales para extender cultivos y hatos ganaderos si queremos hacer
de las comunidades y ecosistemas del territorio el principal objetivo del desarrollo y
convertir el riacuteo en una hidroviacutea incluyente y ecoloacutegicamente funcional y sostenible
Colombia debe conectar mediante el tren las cuencas del Cauca y Magdalena y buscar la
consolidacioacuten de un corredor logiacutestico que partiendo del Orinoco y pasando por el Altiplano
y La Dorada a traveacutes de viaductos y tuacuteneles para una liacutenea feacuterrea por la variante
Loboguerrero llegue al Paciacutefico Colombiano Si hemos propuesto expandir la hidroviacutea del
Magdalena y el corredor del Cauca integrando a Urabaacute con Buenaventura tambieacuten
deberiacuteamos conectar por tren ambos escenarios para poder acceder desde el Altiplano
nuestros mares La locomotora del carboacuten andino exportado es la clave no soacutelo para
garantizar la carga sino y sobre todo para financiar la expansioacuten ferroviaria aquiacute
propuesta
Epiacutelogo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
111
Si ademaacutes de los vertimientos de aguas domeacutesticas e industriales no tratadas y de la
contaminacioacuten agriacutecola como factores que arrasan la biodiversidad tambieacuten son notorias
la peacuterdida de zonas boscosas de las rondas del riacuteo en el bajo Cauca y en especial en el
Magdalena facilitando la erosioacuten de orillas en el cauce y de bosques en las vertientes
alterando la regulacioacuten hiacutedrica y pluviomeacutetrica por queacute no preguntar iquestqueacute acciones
planificadas e integrales existen y cuaacuteles son los indicadores que las soportan para
prevenir el grave impacto generado
Lo anterior explicado por la expansioacuten de la frontera agriacutecola y ganadera sumado a la
actividad minera como praacutecticas que favorecen los movimientos en masa y la erosioacuten al
igual que las obras de infraestructura para proyectos hidroenergeacuteticos que han dantildeado de
forma severa la conectividad bioloacutegica -caso Hidroituango- son factores que sumados a
algunas intervenciones fluviales y carreteras explican la alta tasa de sedimentos y la
reduccioacuten de la eficiencia hiacutedrica y bioloacutegica de los complejos de humedales causando con
ello la desgracia para 50 mil pescadores
Imagen Biomas del Caribe asociados al Sinuacute-Magdalena IGAC (2014) y Mapas de
Atlaacutentico y Magdalena en el entorno CalamarplusmnBarranquilla (CCG)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
112
Si bien se requiere un plan de dragado compartido y conocido por los actores se debe
hacer un seguimiento teacutecnico para valorar resultados a la luz de los objetivos del dragado
y la gestioacuten del contratista Igualmente la autoridad ambiental debe proceder de forma
similar para prevenir los impactos y dinaacutemicas de la agricultura y la ganaderiacutea no soacutelo
previendo la contaminacioacuten asociada a insumos del sector sino tambieacuten la expansioacuten de
hatos y cultivos modificando de forma directa o indirecta la dinaacutemica fluvial ya con la
destruccioacuten del bosque ya con el cierre de cantildeos y el secado de humedales
Una declaratoria que priorice al riacuteo Magdalena como uno de los escenarios maacutes
representativos en la historia del paiacutes deberiacutea partir del concepto del territorio como
sujeto de derechos Si su cuenca es el haacutebitat donde se dan nuestras relaciones con el
medio andino tropical tambieacuten el riacuteo pese a haber sido fundamental como ruta de acceso
para la ocupacioacuten del territorio y como medio para la consolidacioacuten de la nacioacuten durante
el siglo XIX hoy viacutectima del olvido se encuentra degradado y contaminado
Amparar sus derechos ambientales es darles primaciacutea a sus 50 mil pescadores y a los
humedales y bosques secos que lo circundan no soacutelo para ponerle liacutemites a las
intervenciones que buscan alterar su vaguada y los humedales como ecosistemas vitales
sino tambieacuten para ordenar el cumplimiento de las acciones que demanda su recuperacioacuten
integral Un territorio es una construccioacuten social e histoacuterica y no un simple espacio de
transformaciones En eacutel va surgiendo la cultura como fruto de las relaciones dialeacutecticas de
simbiosis y parasitismo entre dos sistemas complejos el social y el natural
Siendo el Magdalena nuestra principal arteria fluvial y el maacutes emblemaacutetico riacuteo del paiacutes
dada su complejidad ecoloacutegica habraacute que tomar las previsiones en cada zona en el
ecosistema costero el impacto de la turbidez sobre los corales mitigando el efecto de
aguas turbias con el nuevo canal del Dique en la cuenca baja el perjuicio de desligar el
canal navegable de los complejos de cieacutenagas cerrando cantildeos para el desarrollo de obras
y expansioacuten de cultivos y hatos en el Magdalena Centro y Medio la importancia de un
dragado como obra puacuteblica para prevenir el sistema de peajes y en la cuenca alta
propiciar la extensioacuten de la hidroviacutea para incorporar el Tolima Grande a los beneficios de la
navegacioacuten Suacutemese a lo anterior el control de la contaminacioacuten y de la deforestacioacuten en
todas sus formas
Ref Documento preparado para la Audiencia Ambiental Caribe programada para el Viernes 11 de enero de 2020 en Barranquilla por la Procuraduriacutea General de la Nacioacuten con
Cormagdalena y los Gobernadores de Atlaacutentico Boliacutevar y Magdalena
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
113
CAPIacuteTULO 6
PROPIEDADES HIDRAacuteULICAS DE LOS SUELOS
61 Capilaridad y tensioacuten superficial
611 Tensioacuten superficial
Es ODSURSLHGDGGHXQOtTXLGRHQODLQWHUIDFHsup3OtTXLGRplusmn JDVacuteSRUODFXDOODVPROpFXODVGHODVXSHUILFLHsoportan fuerzas de tensioacuten Por ella una masa de agua acomodaacutendose al aacuterea miacutenima forma gotas esfeacutericas La tensioacuten superficial explica el rebote de una piedra lanzada al agua La tensioacuten superficial se expresa con T y se define como la fuerza en Newtons por miliacutemetro de longitud de superficie que el agua es capaz de soportar
El valor de la tensioacuten es de 73 dinascm ordf 0074 gfcm siendo gf gramos-fuerza Este coeficiente se mide en unidades de trabajo (W) o energiacutea entre unidades de aacuterea A y representa la fuerza por unidad de longitud en cualquier liacutenea sobre la superficie T es entonces el trabajo W necesario para aumentar el aacuterea A de una superficie liacutequida
62 Capilaridad
Fenoacutemeno debido a la tensioacuten superficial en virtud del cual un liacutequido asciende por tubos de pequentildeo diaacutemetro o por entre laacuteminas muy proacuteximas Pero no siempre ocurre asiacute debido a que la atracioacuten entre moleacuteculas iguales (cohesioacuten) y moleacuteculas diferentes (adhesioacuten) son fuerzas que dependen de las sustancias (Figura 61) Asiacute el menisco seraacute coacutencavo plano o convexo dependiendo de la accioacuten
combinada de las fuerzas de adherencia (A) y de cohesioacuten (C) que definen el aacutengulo a de contacto en la vecindad y de la gravedad
NOTA El tamantildeo de los poros del suelo es f5 en suelos granulares
(61) dA
dWT
Figura 61 Fuerzas de adhesioacuten y cohesioacuten en los meniscos
seguacuten los materiales
a
a
a
a
tubo de
Vidrio
tubo de
Vidrio
tubo de
oro
H2O
Hg
H2O
AdhgtCoh Adh=CohAdhltCoh
+h
-h
A
C
a
R
Figura 62 Formacioacuten de los meniscos
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
114
Sean hc= altura capilar de ascenso del agua en un tubo de radio estrecho R parcialmente sumergido a es el aacutengulo que forma del menisco con el tubo capilar T = tensioacuten superficial dentro del tubo capilar El agua asciende en contra de la presioacuten UW a la que se suma la presioacuten atmosfeacuterica sobre toda la superficie del fluido Pa= presioacuten atmosfeacuterica (el aire pesa) que se compensa
Haciendo suma de fuerzas verticales
SFV = 0 para Pa = 0
2pR Tcosa + UW pR2 = 0 = SFV
Despejando Uv
(62) cos4cos2
D
T
R
TU
aa
v
-
-
Pero Uv = -hc gv
D
T
chgv
acos4
20 es ra temperatula si
0740
aguay aireen y
31
aguaen Como
)36( )(
(m) 030
cmgrf
T
cm
grf
mmDch
vg
Para D = 01 mm hc vale 03m Si a HOUDGLRGHOPHQLVFRHVHOPLVPRGHOWXERODPHPRVsup3Uacuteal radio del menisco
A = Tubo de referencia con ra
B = Tubo corto rb gt ra (UA gt UB)
C = El agua no puede ascender por el ensanchamiento del tubo
D = Tubo llenado por arriba
Figura 63 Esfuerzos en un tubo capilar
vertical
a
hc
chU - ww g
Uw
D
Pa=0
+Z
-Z
Figura 64 Ascenso capilar en varios tubos capilares
hcra rb
A B C D
hc
A
Pa=0
ra
CB
rb
D
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
115
El ascenso capilar en los suelos finos es alto
En arenas finas (T40 plusmn T200) si es suelta hc = 03m plusmn 20 m si es densa hc = 04m plusmn 35m
En arcillas (f lt T200) hc ge 10m ( gWhc = UW ordf 1 at ordf 1 2cm
Kg )
612 Capilaridad y contraccioacuten en suelos arcillosos
Dos fuerzas Adsorcioacuten entre las partiacuteculas activas del suelo y el agua y las fuerzas osmoacuteticas propias de la fase liacutequida y explicada por el potencial del agua debido a la presencia de solutos en solucioacuten que pueden ser especies inorgaacutenicas o componentes orgaacutenicos explican la capilaridad de las arcillas En la adsorcioacuten influyen la adherencia y la tensioacuten superficial
El movimiento la retencioacuten o la peacuterdida de agua en el suelo estaacuten controlados por gradientes energeacuteticos gracias a la presencia de las energiacuteas potencial cineacutetica y eleacutectrica El potencial del agua pura es cero y el del agua en el suelo es negativo El gradiente energeacutetico determina la direccioacuten y la velocidad del movimiento del agua en el suelo
Potencial de humedad o succioacuten (pF) Es la maacutexima tensioacuten (H en cm) que ejerce el esqueleto mineral del suelo sobre el agua de los poros Como la resistencia a la tensioacuten del agua es 2000 MNm2 el valor de pFmax = 7 (equivale a H = 1000 Km = 107 cm)
Cuando existe diferencia en el potencial de humedad (pF) se produce flujo de agua aunque no exista cabeza hidraacuteulica El agua asiacute pasaraacute de regiones de bajo potencial de humedad (pF) hacia las de alto pF Cuando ambas igualen el pF el flujo continuaraacute hasta que se igualen las diferencias de altura
613 La contraccioacuten y expansioacuten en las arcillas en los suelos arcillosos pueden ver alterados su volumen y su paraacutemetro de cohesioacuten asiacute consideremos un tubo horizontal
ri = Radio del menisco (variable)
Ri = Radio del tubo elaacutestico (variable)
Li = Longitud del tubo con agua (variable)
ai = Aacutengulo del menisco con el tubo (variable)
Cuando el tubo elaacutestico pierde agua pierde longitud L1gtL2gtL3 en consecuencia pierde diaacutemetro R1gtR2gtR3 de esta manera a1gta2gta3 lo que significa que el menisco tiende a desarrollarse mejor y el aacutengulo tiende a cero (a AElig 0deg) en virtud de la peacuterdida de agua
4
cm 10000 H si
)(log
FpcmH
FP
Figura 65 Contraccioacuten de suelos finos
L1
r1
L2
r2
L3
r3
a1
a2
a3
1
3
2
R1
R3
R2
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Esto significa que aumentan los esfuerzos efectivos del suelo al perderse agua (por evaporacioacuten o viento) pues a tiende a 0deg El suelo se contrae y se agrieta
La figura 66 presenta un talud vial escarpado conformado por un suelo arcilloso bien drenado con escasa posibilidad del acceso de agua lluvia o de escorrentiacutea El suelo estaacute sometido a secado intenso por el sol y el viento de la zona y por el paso de vehiacuteculos la humedad del suelo estaacute por debajo del liacutemite de contraccioacuten este se agrieta pierde su plasticidad y es inestable El suelo no dispone de los recursos suficientes para la supervivencia de la vegetacioacuten protectora
Ejercicio 61
Calcular la tensioacuten capilar maacutexima en grcm2 en un tubo si el menisco tiene f = 5m Calcular hc ascenso capilar
maacuteximo
Solucioacuten Aplicando las expresiones 62 y 63 se tiene
El esfuerzo de tensioacuten UW en cualquier punto de la columna que es la tensioacuten UW en el liacutequido inmediatamente abajo del menisco es
2592000250
07402
2cos2cos4
cm
grcm
gr
W
WcW
cmU
r
T
R
T
D
ThU
-
-
--
aag
mcm
W
U
ch 925592 g
Ejercicio 62
Se muestra un recipiente de vidrio con agua y dos orificios asiacute El superior con diaacutemetro D1= 0001 mm y con menisco bien desarrollado el inferior con diaacutemetro D2
Calcule el maacuteximo valor de D2 cuando el menisco superior estaacute bien desarrollado
Solucioacuten Con las expresiones del ejercicio anterior se puede escribir
r = Radio del menisco
R= Radio del tubo
R= r cos a
Figura E 61 Relacioacuten entre radios
a
ar
R
Figura E 62 Diagrama explicativo
D1
D2
20 cm
Figura 66 Talud de corte vial conformado por suelo
arcilloso que alcanzoacute humedades por debajo de la
deshidratacioacuten y del liacutemite de contraccioacuten El talud
es inestable porque se formaron estructuras del
suelo por la contraccioacuten y se desestabiliza por
erosioacuten eoacutelica e hiacutedrica el talud no es una
estructura funcional para la viacutea por ser inestable y
por la peacuterdida de plasticidad del suelo (Carlos E
Escobar P)
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abajo cm 20 estaacute 2 punto el Pero
2
30
2
4
11
01() 2302
010
30
010
07404
1
4
2
1
cmgr
DD
TU
rRcm
gr
cm
gr
cm
cmgr
D
TU
W
W
-
-
-
-
-
-
a
Si se planea el equilibrio del sistema Como las tensiones son negativas tensioacuten 1 lt tensioacuten 2
-UW1 + UW2 = hgW
cmD
cm
grWyWcmcm
gr
Dcm
gr
0302
3120
2
300
230
- gg
62 El agua en el suelo
sum 621 Ciclo hidroloacutegico
La ecuacioacuten del ciclo hidroloacutegico es una igualdad entre el agua lluvia que llega al suelo y la que circula y por lo tanto se pierde
PRE+ COND = INF + ESC + EVP + TRA
El sol provee la energiacutea al sistema y con la gravedad determina su funcionamiento dinaacutemico
Cuando el agua se precipita al terreno
(PRE) sigue tres caminos Escorrentiacutea (ESC) infiltracioacuten (INF) y evapotranspiracioacuten (evaporacioacuten (EVP) + transpiracioacuten (TRA)) No obstante para el caso del troacutepico y los paisajes kaacutersticos la condensacioacuten (COND) en los bosques de niela y cavernas resulta fundamental para establecer y comprender el balance hiacutedrico donde las variables normalmente mesurables de forma directa son la precipitacioacuten y la escorrentiacutea
Es difiacutecil evaluar la evapotranspiracioacuten y la infiltracioacuten pero la escorrentiacutea que es la fraccioacuten arroyada RGHGHVDJHSXHGHDIRUDUVHHQXQDsup3FXHQFDYHUWLHQWHacuteREVHUYDQGRFDXGDOHVSRUODUJRVSHUtRGRV
La masa de agua evacuada por escorrentiacutea y la precipitacioacuten permiten establecer dos paraacutemetros Coeficiente de Circulacioacuten Aparente (CAP) y [ESC plusmn PRE] dados por
CAP PRE
ESC [ESC plusmn PRE] = INF + EVAPOTRAN
Interesa en geotecnia particularmente la infiltracioacuten que depende de las condiciones de precipitacioacuten las lluvias finas y prolongadas se infiltran a mayor profundidad que las torrenciales de la naturaleza
1 Figura 66 Ciclo hidroloacutegico
Lluvia
Infiltracioacuten
Evapotranspiracioacuten
Evaporacioacuten
escorrentiacutea
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del terreno en suelos arenosos se infiltran grandes voluacutemenes de agua en una red kaacuterstica la infiltracioacuten seraacute total y la circulacioacuten interna muy localizada La cobertura vegetal protege el suelo incrementa los tiempos de concentracioacuten conserva la plasticidad y la humedad de los suelos favorece la evapotranspiracioacuten y contribuye a la infiltracioacuten Las pendientes bajas de las laderas incrementan la infiltracioacuten asiacute como las aacutereas donde la pendiente de la ladera se reduce
Figura 67 Deslizamiento por lluvias acumuladas Las aguas se infiltran a profundidades mayores y activan movimientos en masa que involucran voluacutemenes grandes de suelo (Carlos E Escobar P)
Figura 68 Deslizamientos con planos de falla superficiales Estos movimientos en masa fueron activados por una lluvia torrencial de 140 mm en 4 horas (Carlos E Escobar P)
INVIE
RN
O
Agua higroscoacutep
ica
Agua pelicul
ar
Agua capilar Agua graviacutetica
subterraacutenea
AISLADA CONTINUA
ZO
NA
DE
R
ET
EN
CIOacute
N
Zona de evapotranspir
acioacuten
Zona de retencioacuten o
goteo
Franja capilar
NAF
VE
RA
N
O ZONA DE
SATURACIOacuteN
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119
Figura 69 Tipos de aguas en el subsuelo (Castany)
I AGUAS ESTABLECIDAS Aguas ocluidas en los minerales y en las rocas
CAPAS
Y FUENTES
npercolacioacute
oacuteninfiltraci
porosidad de Agua
ASRESURGENCI
Y SEXURGENICA
fisurasy
cavernas de Aguas
CAPASfracturasy
fallas de Agua
CAPAS connata
o foacutesil Agua
FUENTES
O
CAPAS
2O 22H
reaccioacuten de Agua
magmaacutetica Agua
juveniles
termalesAguas
geotermal
o vadosaAgua
FUENTES
O VAPORES s volcaacutenicaAguas
Aguas de constitucioacuten y de cristalizacioacuten
Aguas de hidratacioacuten sum II AGUAS LIBRES
etc mares lagos
depresioacuten la a asescorrentiacute a
debido penetracoacuten de Aguas
mismo aire del o
profundas o lessuperficia
capas de sprocedente
oacutencondensaci de Aguas
dprofundida de Aguas
Tabla 61 Origen de las aguas subterraacuteneas Feacutelix Trombe
622 Macizos teacuterreos con agua subterraacutenea3
Acuiacutefugos hidroacutefugos masa impermeable de suelo o roca que al no tener conductos interconectados no pueden almacenar ni conducir agua
Acuicludo masa de roca o suelo relativamente impermeable que puede absorber agua lentamente pero que no permite su flujo con la velocidad suficiente para abastecer pozos o manantiales
3 Hoyos P F GEOTECNIA Diccionario baacutesico Universidad Nacional de Colombia Hombre Nuevo Editores
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120
Acuitardo capa o estrato confinante que retarda pero no impide completamente el flujo de agua hacia o desde un acuiacutefero vecino Un acuitardo no entrega raacutepidamente agua a los pozos o manantiales pero puede servir como una unidad de almacenamiento del agua subterraacutenea
Acuiacutefero masa de roca o suelo suficientemente permeable para permitir el flujo de agua y su extraccioacuten econoacutemica por medio de pozos o su descarga en manantiales y riacuteos
Acuiacutefero confinado acuiacutefero limitado por capas impermeables o por capas que tienen una permeabilidad substancialmente menor que la del acuiacutefero mismo En los acuiacuteferos confinados el nivel piezometrico se encuentra por encima del techo del acuiacutefero Los acuiacuteferos confinados son la causa de muchos procesos de inestabilidad de suelos cuando los estratos de roca fracturada son confinados por el macizo rocoso sano y el suelo residual En las excavaciones de proyectos de ingenieriacutea se intervienen aacutereas que al ser niveladas se convierten en zonas de recarga de aguas y con ello la
saturacioacuten y las presiones piezomeacutetricas sobre las unidades de suelo y roca maacutes superficiales
Acuiacutefero libre Acuiacutefero en el que la formacioacuten permeable aflora en superficie En los acuiacuteferos libres el nivel piezometrico coincide con el nivel freaacutetico
Acuiacutefero colgado aquel que contiene agua libre por encima del cuerpo principal de agua subterraacutenea y que estaacute separado de eacutesta por un estrato poco permeable y por una zona no saturada
623 Clases de flujo
Flujo permanente Flujo perenne o continuo ocurre cuando las condiciones de borde se conservan en el tiempo La direccioacuten de las liacuteneas de flujo es ideacutentica y la velocidad es constante Es propia de los suelos homogeacuteneos
Flujo transciente ocurre cuando las condiciones de borde cambian en el tiempo y por lo tanto la velocidad y direccioacuten tambieacuten aunque no siempre el caudal lo haga Comuacuten en suelos heterogeacuteneos como los conglomerados En estos flujos son comunes las presiones piezomeacutetricas que contribuyen en mucho a la inestabilidad del talud o la ladera
624 Agua subterraacutenea
A maacutes de 16 Km de profundidad no existe agua subterraacutenea ya que las rocas fluyen plaacutesticamente y los poros estaacuten cerrados como tambieacuten las fracturas o fallas geoloacutegicas A soacutelo 6 Km el agua es poca aunque las rocas ya son riacutegidas porque los espacios estaacuten cerrados e impiden la interaccioacuten para establecer el flujo Soacutelo a unos 600 m el agua puede ser susceptible de recuperarse con pozos
El NAF es el lugar geomeacutetrico de los niveles que alcanza la zona saturada del suelo y no siempre coincide con el nivel piezomeacutetrico NAP (el que alcanza el agua en un pozo de
observacioacuten) Soacutelo coinciden cuando el NAF estaacute a presioacuten atmosfeacuterica
Figura 610a Esquema de los flujos subterraacuteneos
Manantial
Flujo
Flujo
NAF Verano
NAF Invierno
El NAF y los manantiales cambian de invierno a verano
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ABC = Zona de aireacioacuten (INFILTRACIOacuteN)
D = Zona de saturacioacuten (PERCOLACIOacuteN)
A = Faja de EVAPOTRANSPIRACIOacuteN
B = Faja de agua colgada o de goteo
C = Zona capilar (sobre el NAF)
Figura 610b Zonas de humedad
Un acuiacutefero puede estar colgado o no en este primer caso se tendriacutea un par de NAF el colgado y el NAF general Los acuiacuteferos pueden ser libres o confinados
Figura 610c Niveles freaacuteticos y los estratos impermeables
La cuenca hidroloacutegica y la cuenca hidrogeoloacutegica pueden ser diferentes Esto debido al buzamiento de la roca
Figura 610d Cuenca hidrogeologica
Figura 610 Presencia de agua subterraacutenea
625 Estado del agua subterraacutenea
Son cinco los estados del agua subterraacutenea
sum Agua de constitucioacuten (quiacutemicamente y fiacutesicamente enlazada)
sum Agua soacutelida
sum Agua capilar (angular suspendida y elevada)
sum Agua gravitacional
sum Vapor de agua
A
B
C
D
NAF Manantial
Flujo Riacuteo
El NAF separa dos zonas aireacioacuten y saturacioacuten
Arenisca
saturada
Arenisca saturada
Manantial
Lutita
Manantial
Arenisca seca
NAF colgado
NAF
Acuifero colgado y acuifro libre
Infiltracioacuten
divergenteInfiltracioacuten
convergente
Dos tipos de cuencas dos balances hiacutedricos diferentes
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1 Agua de constitucioacuten Puede ser quiacutemicamente enlazada y se subdivide en
Agua de constitucioacuten molecular que se puede remover a altas temperaturas por estar ligada ioacutenicamente a la estructura molecular
Agua cristalina si hace parte de la red mineraloacutegica
Agua zeoliacutetica que es una variedad menos ligada a los minerales
La otra forma fiacutesicamente enlazada comprende dos clases agua adsorbida o higroscoacutepica y agua pelicular ambas en equilibrio electroioacutenico pero la primera adherida a la superficie de los minerales y la segunda en capas maacutes externas que ordenadamente se establecen o se desprenden
2 Agua en estado soacutelido hielos producto del congelamiento perenne (como en la Antaacutertida) o semiperenne (caso de Siberia)
3 Agua capilar (figuras 69 y 610b) Puede ser angular si se cuelga en los vaciacuteos y no se mueve por gravedad en virtud a la tensioacuten superficial Tambieacuten la capilar suspendida que no se comunica con el NAF y que se mueve o variacutea por influencia de la evaporacioacuten y la lluvia Finalmente el agua capilar elevada o de la zona capilar de gran importancia en Mecaacutenica de Suelos y que estaacute sobre
el nivel de agua freaacutetico (NAF)
4 Agua gravitacional es el agua subterraacutenea propiamente dicha que ocupa la zona de saturacioacuten y alimenta pozos y manantiales
5 Vapor de agua existe en el aire y su movimiento responde a gradientes teacutermicos Interesa en suelos parcialmente saturados cuando son hinchables Tambieacuten se considera vapor de agua en cavernas y en la zona de disecacioacuten y donde actuacutea la evaporacioacuten o la difusioacuten
626 Propiedades del agua
Densidad (r) se define como la masa sobre el volumen y depende de la temperatura Peso unitario
(gW) es el producto de la densidad por la gravedad (rg) Viscosidad dinaacutemica (n) n = txy = Kgm seg y es funcioacuten de la temperatura
Temperatura ordmC 0 10 20
n 179 10-3 131 10-3 101 10-3
Viscosidad cinemaacutetica (u) u = nr ordf 10-6 m2seg y es funcioacuten de la temperatura
Compresibilidad del fluido (b) Es la variacioacuten de la densidad con la presioacuten
dP
VdV
ȕNm
dP
d
-ordf b
rb V volumen alrelacioacuten con es Si
291050
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sum 627 Propiedades del suelo
Porosidad (h) Es la relacioacuten entre el volumen de vaciacuteos y el volumen de las muestra (VVVT) que en suelos arenosos es 035 lt h lt 045 y en turbas o arcillas 040 lt h lt 085
Porosidad efectiva (he) Se define por los poros efectivos para permitir el flujo pues descuenta los poros no interconectados o muy cerrados En arcillas he ltlt h y en arenas he ordf h
Coeficiente de compresibilidad unidimensional (a) Se define como el cambio unitario en altura (dhh) con respecto a la variacioacuten del esfuerzo efectivo vertical (dsparaV) Se mide en m2N
En arenas a = 10-7 plusmn 10-8 m2N y en arcillas es 10-6 plusmn 10-7 m2N
Grado de saturacioacuten (S) Relaciona el volumen de agua con el de los vaciacuteos del suelo (VWVV) por lo que 0 pound S pound 1 siendo S = 0 cuando gT = gd y S = 1 cuando gT = gsat Ademaacutes si A es el grado de saturacioacuten de aire relacioacuten que depende de esta S + A = 1 pues A = VAVV y VV = VA + VW
NOTA las trayectorias del flujo real y aparente (son diferentes)
63 Principios fundamentales del movimiento de un fluido no compresible
Existen tres principios en la fiacutesica que son la conservacioacuten de la energiacutea la conservacioacuten del momento cineacutetico y la conservacioacuten de la masa En los fluidos existen los medios porosos y un medio poroso consiste en espacios vaciacuteos y continuos que garantiza el flujo es decir es permeable
Las suposiciones baacutesicas seraacuten
- El medio estaacute saturado
- La masa de suelo es incompresible
- Hay soacutelidos y fluidos incompresibles
- Soacutelo puede variar el volumen de los poros
631 Ley conservacioacuten de la masa
01
1
X
X
oacuteninfiltraci de d velocida porosidad X si
Xdireccioacuten laen descarga de d velocida si
e
e
t
V
VZ
Z
Y
y
XXV
XVZY
Xq
XV
-
DD
nnn
nhh
n
Las trayectorias del flujo real y
aparente son diferentes
Figura 611 Trayectoria del flujo
qx
Z
X
YDY
DZ
V
hdh
d sa
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Que es la llamada ecuacioacuten de continuidad y puede escribirse con una pequentildea variacioacuten en funcioacuten de e0 la relacioacuten de vaciacuteos
te trascienflujo 0 si permanente flujo 0 Si π
t
V
t
V
sum 632 Ley conservacioacuten de la energiacutea
Al aplicar las ecuaciones de EULER a los liacutequidos sometidos a la gravedad y en movimiento permanente se obtienen la ecuacioacuten de BERNOULLI
g
VPZ
2
2
Fg
Cabeza total F suma de cabezas de altura Z de presioacuten Pg y de velocidad
V22g
En suelos con velocidad de infiltracioacuten alta hv = V22g lt 51 10-4 cm por lo que esta cabeza se desprecia y ayuda soacutelo la cabeza piezomeacutetrica H
H = hp + hz = Pg + Z cabeza piezomeacutetrica H
633 Ley de conservacioacuten del momento
La Ley de Darcy (1856) es empiacuterica y permite determinar la velocidad de infiltracioacuten n cuando existe flujo a traveacutes de un material de porosidad
constante K y cuando existe un gradiente piezomeacutetrico i=HL (ver figura 612)
La permeabilidad (K) del material depende de la forma de las partiacuteculas o intersticios de la tortuosidad y del tamantildeo de los conductos de la relacioacuten de vaciacuteos e de la viscosidad del fluido y de la temperatura (que afecta la viscosidad) entre otros
TANQUE DE AGUA (I) Como en el tanque no se presenta flujo la cabeza total es h = cte es decir Z = UWgW
Figura 612 Dispositivo de Darcy
A
B
wgAP wg
BP
ZBL
Referencia
ZA
Suelo
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Figura 613 a
TUBO CAPILAR (II) La tensioacuten soporta el peso del agua es decir 2pR Tcosa = gWhc pR2
a = aacutengulo del menisco
Figura 613 b
I PTO CE CP CT
Si denominamos
A 0 H H
CE = cabeza de elevacioacuten
B H 0 H
CP = cabeza de presioacuten II
M hc -hc 0
CT = cabeza total N 0 0 0
sum 64 Presioacuten GHSRURVsup38acuteSRWHQFLDOsup33acuteHQHOVXHOR
Las leyes que gobiernan el flujo de agua son anaacutelogas a las del flujo eleacutectrico Se requiere en
ambos casos de un gradiente de potencial que oriente las fuerzas del sistema
La presioacuten de poros hu vg es la presioacuten
intersticial por debajo del NAF
El potencial ZU
ZhPW
g
mide la
energiacutea del sistema (seccioacuten 633)
Si existe gradiente en el campo se presenta el flujo de agua seguacuten la Ley de DARCY
Figura 614 Presioacuten de poros en el suelo
No hay flujo
No hay flujo
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Ejercicio 61
Calcular la presioacuten de poros (U) en los puntos A y B el potencial PA y PB y el JUDGLHQWHKLGUiXOLFRsup3LacuteHQWUH$SDUDel permeaacutemetro horizontal de la figura a partir de los niveles leiacutedos en los piezoacutemetros A y B
S
PiZ
UPhU
W
WW
D
D
gg
hidraacuteulico Gradiente 2001
20
spiezoacutemetro los de Separacioacuten 1
B haciaA de flluye agua El 20
431819
523
631819
525
252342819
252562819
D
--D
m
mi
mS
mAPBPP
mBP
mAP
mKN
BU
mKN
AU
Ejercicio 62
Si en el caso anterior la permeabilidad es K = 510-3 PVHJREWHQJDHOFDXGDOsup34acute$5amplt
minutom
sgmAiKQ
3240
33104)22(20
3105
-
-
GRADO DE PERMEABILIDAD
Denominacioacuten K en cmseg
Muy alta lt10 -2
Alta 10 -2 - 10 -4
Moderada 10 -4 - 10 -5
Baja 10 -5 - 10 -7
Muy baja 10 -7 - 10 -9
Impermeable gt10 -9
Alberto J Martiacutenez Vargas 1990
24 m
02 m
B
10 m
10 m
A
Aacuterea de la seccioacuten 20 X 20 m
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PERMEABILIDAD DE SUELOS
K=
cms
102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9
Drenaje Muy Bueno a bueno Malo Impermeable
Capa
sello
No apto Poco apto Apto
Suelo Grava y grava arenosa Arena limosa Limoso Arcilloso
Gabriel Maacuterquez Caacuterdenas 1987
LECTURA 6 MANIZALES UN DIAacuteLOGO CON SU TERRITORIO
Imagen 1 Estructura Ecoloacutegica Urbana de Manizales Fundacioacuten Grupo HTM 2013
Introduccioacuten
(VWDSUHVHQWDFLyQVHHODERUDSDUDHO)RURGHOGH0DU]Rsup35$amp$63259(150$1=$(6acuteTXHOLGHUDHOampROHFWLYRsup36XEiPRQRVDOEXVGHO327acuteFRPRXQDDFWLYLGDGGHOD6RFLHGDGCivil de la Ciudad relacionada con el ordenamiento de su territorio entre otras que se desarrollan con el soporte de la SMP Manizales
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(OWHUritorio de Manizales entendido como una construccioacuten social e histoacuterica es el resultado de las relaciones dialeacutecticas entre dos sistemas complejos el de la sociedad del Gran Caldas cuyas raiacuteces se forjaron durante el proceso de la colonizacioacuten antioquentildea y con el aporte del caucano que se remonta a La Colonia y el del medio natural con las caracteriacutesticas del fraacutegil ecosistema biodiverso regional perteneciente al troacutepico andino que se ha venido transformando desde mediados del siglo XIX
DVSUREOHPiticas y potencialidades socioambientales de la ciudad y de la regioacuten emplazan a la
sociedad civil a establecer un dialogo con el territorio a traveacutes de la cultura para trazar las poliacuteticas puacuteblicas e identificar las acciones emblemaacuteticas que prevengan su fragmentacioacuten y desestructuracioacuten y que viabilicen acciones que permitan el desarrollo con sentido humano y responsabilidad ambiental
El Territorio y la ecorregioacuten
El territorio caldense en una extensioacuten de 7888 km2 consta de 27 municipios Por sectores la estructura del PIB de Caldas es 17 Servicios 17 Banca Inmobiliario y afines 14 Industria 11 Agropecuario 7 Construccioacuten 7 Transporte 6 Electricidad 5 Comercio y 16 Otros ampXDWURGHsup3RVVLHWHPXQGRVGH6DPRJDacuteH[SUHVDQHOFDUiFWHr de nuestra ecorregioacuten Pachamama(tierra) representa el occidente minero con Marmato y Riosucio Bachueacute (agua) el recurso hiacutedrico del occidente caldense tierra de vapores y ranchos de hamacas Yurupariacute (aire) el aroma de la tierra del cafeacute por los dos ejes de la colonizacioacuten antioquentildea y Chiminigagua (fuego) la alta cordillera con sus volcanes y feacutertiles tierras de Marulanda Los otros tres mundos Chiacutea (arte) expresa la cultura de esta ecorregioacuten trieacutetnica Bochica (loacutegica) la necesaria articulacioacuten entre ciencia y saberes y Chibchakum (tecnologiacutea) nuestros desarrollos tecnoloacutegicos como el bahareque la cantildea panelera las obras para el control de la erosioacuten las artesaniacuteas de Riosucio Aguadas y Marulanda
La Gente y la caldensidad
Manizales cuenta con 400 mil habitantes de los cuales 373 mil son urbanos y 27 mil rurales En Caldas cuya poblacioacuten no llega al milloacuten de habitantes menos de 700 mil habitan en las cabeceras y 300 mil en el medio rural
Al surgir en el siglo XX una caficultura de pequentildea superficie y alto efecto redistributivo del ingreso se acentuacutea y moldea el caraacutecter definitivo del cafetero colombiano al crearse una sociedad igualitaria donde gravitan dos modos sociales diferentes de explotacioacuten minera en la Colonia con la mineriacutea de Quiebralomo y Marmato soportada en la esclavitud y la de Antioquia soportada en el minero independiente
Similarmente ya en el siglo XIX son dos las formas de explotacioacuten agraria una de servidumbre propia del Estado del Cauca y otra capitalista en la ruta e la colonizacioacuten por el Estado del Sur de Antioquia donde maacutes adelante convergen el caraacutecter emprendedor del antioquentildeo mostrado por Carlos E Pinzoacuten y la mente abierta del caucano de clase media no afectada por los regiacutemenes de esclavitud y servidumbre de quien Francisco Joseacute de Caldas es digno representante
Dsup3DOGHDGHEDKDUHTXHacute
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Imagen 2 plusmn 3 Arriba Manizales en 1864 por Roacutemulo Duran en Revista Pregoacuten Nordm57 de 1910 Abajo Manizales de principios del siglo XX mostrando su nuevo templo de bahareque de 1888
Centro de Historia de Manizales
Desde su fundacioacuten (1849) hasta el ocaso de la Guerra de los Mil Diacuteas (190HVWDsup3DOGHDHQFDUDPDGDacuteGH$9DOHQFLDODQRYLYHXQSHUtRGRGHJXHUUDVFLYLOHVen el que su economiacutea de subsistencia se soporta en la arrieriacutea de miles de bueyes y mulas el modelo urbano mantiene la trama reticulada y su arquitectura inicialmente de tapia pisada tras el pavoroso sismo de 1884 pasa a la del bahareque de tierra configurado en guadua y arboloco y una mezcla de estieacutercol de equinos y limos inorgaacutenicos
sup3DDOGHDUHIXQGDGDacute
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Imagen 4-5 Arriba Manizales en 1916 En amarillo la aldea fundacional Escuela de Arquitectura UN de Col Abajo Manizales 1920 Obra del Maestro Luis Guillermo Vallejo Mural C de Comercio
En un segundo periacuteodo (1903 a 1930) gracias al grano de oro la economiacutea de la ciudad es de acumulacioacuten son los tiempos de los vapores los cables y los ferrocarriles cafeteros en los que el
meridiano econoacutemico de Colombia pasa por la ciudad
Como consecuencia de los incendios de los antildeos 20 que cobran 34 manzanas y la catedral de 1890 se emprende la obra maacutes significativa del civismo caldense La Catedral de Manizales una estructura de 106 m de atura en ferro-concreto para una aldea de bahareque
Con la refundacioacuten el bahareque evoluciona en formas y contenidos conforme surge una arquitectura ecleacutectica de tipo republicano mientras el nuevo modelo urbano ajustado al relieve avanza a lo largo de la Avenida Cervantes hoy Santander con una trama urbana que al seguir las curvas de nivel para resultar maacutes conveniente abandona la anterior retiacutecula ortogonal de herencia europea
Del desarrollo a la crisis
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Imagen 6-7 Arriba Manizales en 1930 cuando la cLXGDGHPSLH]DDWRPDUsup3IRUPDGHFRPHWDacuteFRQel desarrollo urbano en los entornos de El Carretero Padre Fabo SMP de Manizales Abajo actual HVWUXFWXUDsup3VDWHOLWDOacuteGH0DQL]DOHVFRQIRUPDGDSRUODVFLXGDGHODVTXHVXUJHQDSDUWLUGHORVDxRV
70
El tercer SHUtRGRHFRQyPLFRGHYHUGDGHURGHVDUUROORHVHOGHsup3ODVFKLYDVMHSSDRVacuteTXHVHcorresponde con la irrigacioacuten de los beneficios de la caficultura Con la creacioacuten de la Federacioacuten de Cafeteros (1927) mediante el soporte de los Comiteacutes se electrifica el campo se abren las viacuteas rurales y construyen escuelas y puestos de salud para dotar el medio rural Pero en 1970 irrumpe la crisis socioeconoacutemica y ambiental en la zona cafetera como consecuencia de la Revolucioacuten Verde con el monocultivo del caturra y de una caficultura basada en productos de base quiacutemica
los campesinos que no pueden asimilar los paquetes tecnoloacutegicos y financieros de la caficultura moderna en virtud de su precario nivel de escolaridad emigran a la ciudad en busca de oportunidades que tampoco estaraacuten a su alcance
Perfil ambiental urbano
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A continuacioacuten una perspectiva ambiental en su contexto regional para Manizales una ciudad intermedia emplazada sobre abanicos aluviales de la cuenca del riacuteo Chinchinaacute epicentro de un territorio plurieacutetnico y biodiverso sobre el cual establece sus relaciones econoacutemicas y poliacuteticas
A1- Medio ecosisteacutemico natural
Imagen 8 Escenarios de cambio climaacutetico en Caldas para el 2100 Temperatura y Precipitacioacuten Ideam 2015
Gracias a las dos cordilleras nuestro clima es bimodal cada antildeo dos temporadas invernales que inician con los equinoccios cierran con dos veraniegas cuando llegan los solsticios
Nuestro ecosistema biodiverso asociado al fraacutegil medio tropical andino se desarrolla en un medio
montantildeoso de suelos joacutevenes de origen volcaacutenico en un ambiente tectoacutenico activo
El complejo Ruiz-Tolima las fallas de los sistemas Romeral Palestina y Cauca-Patiacutea el Cantildeoacuten del Cauca el Valle del Magdalena los ecosistemas de paacuteramo y bosques alto-andinos vecinos a la Mesa de Herveo y al Tatamaacute y Caramanta
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De las siete zonas agropecuarias de mayor productividad del paiacutes cuatro benefician a la regioacuten la zona cafetera la alta Cordillera Central el valle del Cauca y el valle del Magdalena
En el inventario minero de 210 explotaciones y yacimientos que posee el Gran Caldas 120 pertenecen a Caldas y 60 al Quindiacuteo Sobresalen por el oro el alto Occidente por el manganeso el Bajo Occidente y por calizas maacutermoles uranio y un gran potencial hiacutedrico todo el Oriente Caldense
A2- El medio transformado
Imagen 9 Indiacutegenas del Viejo Caldas Luis Duque Goacutemez Imagen en httpsgodueswordpresscom20130331
El proceso de ocupacioacuten y de transformacioacuten del medio natural comienza con la presencia de comunidades amerindias organizadas en cacicazgos distribuidos por toda la regioacuten entre estas tenemos Irras Cartamas Piacutecaras Ansermas Concuyes Pozos Paucuras Carrapas Quimbayas Palenques Amaniacutees Marquetones y Pantaacutegoras
Luego tras la conquista se establecen nuevos asentamientos como Anserma Supiacutea Marmato Cartago Arma Vitoria Mariquita y Honda en los que la mineriacutea como la principal actividad de la Colonia se da mediante la esclavitud Ya en el siglo XIX cambia ese modo de produccioacuten por el del colono independiente y obreros asalariados
Similarmente si en las Provincia del Cauca y Cundinamarca desde la colonia hasta el siglo XIX primaron las haciendas de reacutegimen feudal tras la colonizacioacuten antioquentildea ocurrida a lo largo del siglo XIX y la consecuente ocupacioacuten de grandes baldiacuteos y tierras de Concesiones del territorio se da la construccioacuten del Paisaje Cultural Cafetero soportada en una economiacutea cuyo modo de produccioacuten es capitalLVWDFDPELRTXHVHGHEHDODSUHVHQFLDGHOFRORQRTXLHQUH]Dsup3ODWLHUUDSDUDquien ODWUDEDMHacute
Posteriormente a esta transformacioacuten rural le sucede la urbana caracterizada por un modelo de poblamiento bien distribuido que se explica por la estructura minifundista de la propiedad gracias al
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cafeacute y al proceso colonizador el que se empieza a invertirse a partir de 1970 tras la irrupcioacuten de la Revolucioacuten Verde
B1- Uso transformacioacuten flujo y disposicioacuten final de recursos
Imagen 10 Dinaacutemicas en el territorio de Manizales U de Antioquia
La ecorregioacuten cafetera es un jardiacuten biodiverso mal utilizado que alberga el 7 de las especies de plantas y animales (Instituto von Humboldt 1997) un patrimonio bioacutetico hoy amenazado por procesos antroacutepicos como deforestacioacuten potrerizacioacuten uso de agroquiacutemicos y desarrollos urbanos
Antes dominada por bosques la ecorregioacuten ahora soacutelo conserva una fraccioacuten de su cobertura original porque muchos paisajes son cafetales plataneras potreros plantaciones forestales y algunos cantildeaduzales Seguacuten las coberturas en 2002 de un uso potencial del suelo para usos forestales del 54 del territorio los bosques solo llegaban al 19 y en ganaderiacutea mientras el potencial de la ecorregioacuten es soacutelo del 4 la cobertura llegaba al 49 ademaacutes en los usos agriacutecolas y agroforestales de un potencial del 21 y 20 en su orden la cobertura en el uso agriacutecola subiacutea al 30 y la agrofosteriacutea no se implementaba
DFLXGDGWRPDPDWHULDHQHUJtDGHOHQWRUQRWLHQHVXVSURSLDVsup3H[FUHWDVacute0anizales genera 300 toneladas diarias de basura y vierte 20 toneladas de carga contaminante en las aguas servidas de aacutereas no industriales a sus tres distritos sanitarios (Olivares Chinchinaacute y La Francia) a los que se suman cerca de 17 toneladas adicionales de las aguas de origen industrial que afectan cuerpos de agua como la Quebrada Manizales donde se establece el principal sector industrial
B2- Las Zonas y sus Funciones en los medios rulares y urbanos (I-R-C-S)
La Zona Industrial que vale por su posicioacuten con respecto a los medios de transporte por no ocupar el sector vecino al riacuteo Cauca en el occidente donde estaacuten los modos troncales (Aeropuerto del Cafeacute Troncal de Occidente y Tren de Occidente) estaacute mal localizada si se trata de persistir con industrias convencionales y por quedar en la Q Manizales presenta severos conflictos ambientales ya por amenazas mitigables asociadas al uso conflictivo del suelo en su cuenca ya por la afectacioacuten al ecosistema con sus vertimientos
La Zona Residencial que debe estimarse por su valor esteacutetico y paisajiacutestico muestra que las urbanizaciones maacutes costosas de la ciudad ocupan el paisaje contaminado de su zona industrial afectada por vertimientos industriales Igualmente falta desarrollar ciudadelas autosuficientes en
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sectores populares como la Enea La Sultana y Bosques del Norte bien dotadas de infraestructura social y productiva en lugar de expandir el haacutebitat favoreciendo los apetitos de los urbanizadores e inviabilizando el sistema de transporte masivo con severo perjuicio para los sectores populares La Zona Comercial cuya importancia radica en que alberga el Centro Histoacuterico en el que se soporta el caraacutecter de nuestra ciudad y los edificios institucionales se ha venido degradando maacutes por la irrupcioacuten del automoacutevil que por la informalidad Alliacute los moradores de los viejos inmuebles no cuentan con garantiacuteas para mantener el valioso patrimonio arquitectoacutenico e histoacuterico La Zona de
Servicios que suele valer por su nivel de equipamiento debe incrementar el potencial de generacioacuten de riqueza de la ciudad asociado al sector de los servicios en ella maacutes que por el nuacutemero de camas el sistema de salud o el hotelero se deben valorar por los servicios que ofrecen para los habitantes locales y las Universidades que deben valer por sus programas de PhD laboratorios y produccioacuten cientiacutefica se han venido valorando como centros de docencia por el nuacutemero de estudiantes que llegan a la ciudad y no como centros de investigacioacuten y desarrollo
C1- Conflictos y contradicciones (Sociales Ambientales Econoacutemicos e Institucionales)
Imagen 11-12 El verde del cafeacute Banner Revista Civismo SMP y Fotografiacutea de Jaime Duque Escobar
Dada la crisis del actual modelo democraacutetico expresada en falta de liderazgo desestructuracioacuten de los partidos y privatizacioacuten de la cosa puacuteblica
1 Se debe fortalecer la sociedad civil e implementar los mecanismos de participacioacuten ciudadana con fundamento en el civismo activo con la civilidad como valor supremo de la cultura urbana
Dada la crisis socioeconoacutemica que se expresa en pobreza desempleo e informalidad
1 Se debe ubicar a las personas en el centro del desarrollo priorizando la formacioacuten de capital social sobre el crecimiento econoacutemico
2 Se deben implementar poliacuteticas de ciencia y tecnologiacutea imbricadas con la cultura para resolver la brecha de productividad que sume en la pobreza los medios rurales
3 Se debe consolidar la Ciudad Regioacuten del Eje Cafetero conurbar el territorio y fortalecer el transporte rural como catalizador de la reduccioacuten de la pobreza
4 Se debe desarrollar un nuevo modelo urbano maacutes verde y maacutes humano priorizando la conformacioacuten de ciudadelas autosuficientes descentralizando la infraestructura social y econoacutemica
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densificando el medio urbano para desarrollar la movilidad soportada en el transporte masivo y la peatonalizacioacuten en lugar del carro
Dada la amenaza del cambio climaacutetico y la falta de poliacuteticas puacuteblicas ambientales que enfrenten la problemaacutetica de los riesgos en el medio rural y urbano
1 Se deben ordenar las cuencas reforestar sus quebradas implementar la cultura del agua resolver los conflictos entre uso y aptitud del suelo y replantear el modelo agroindustrial cafetero desde la perspectiva ecoloacutegica ademaacutes de prevenir la especulacioacuten del suelo urbano que trafica con la plusvaliacutea urbana y el uso del suelo
C2- Gestioacuten ambiental
Entre los temas socio-ambientales emblemaacuteticos para el departamento de Caldas y para su capital Manizales las propuestas verdes seriacutean
1-Una revolucioacuten educativa con un modelo que desarrolle el talento humano para lograr la reconversioacuten productiva rural y el desarrollo social
2- Maacutes bosques y ordenamiento de cuencas para proteger la biodiversidad y mitigar el impacto del calentamiento global
3- El desarrollo de la identidad cultural en la ecorregioacuten soportado en su caraacutecter trieacutetnico en el marco del Paisaje Cultural Cafetero
4- Macroproyectos como el Ferrocarril Cafetero el Puerto Multimodal de La Dorada Aerocafeacute la Transversal Cafetera y el Tren de Occidente para articular al paiacutes por Caldas
5 Un nuevo modelo urbanRFRQsup3FUHFLPLHQWRKDFLDDGHQWURacuteTXHGHVFHQWUDOLFHODLQIUDHVWUXctura social y econoacutemica y conurbe el territorio
6- Salvar el patrimonio material e inmaterial de Marmato y los ecosistemas de la zona de amortiguamiento del PNN de los Nevados amenazados por las dinaacutemicas del mercado y enclaves mineros
La segunda refundacioacuten
Sabemos que la historia de Manizales ha estado marcada por desastres como RVLQFHQGLRVGH19221925 y 1926 que consumieron cerca de la cuarta parte del poblado Derupcioacuten del Ruiz en 1985 que soacutelo en Caldas causoacute cerca de 2000 viacutectimas humanas RVWHUUHPRWRVSURIXQGRVde 1938 1962 1979 y 1995 y el sismo superficial de 1999 del Eje Cafetero que causoacute la muerte a 1185 personas (O1LxRGHODV1LxDVde 20078 y 201011 con sus devastadoras consecuencias hidrogeoloacutegicas para el suministro de agua y la conectividad de la ciudad No obstante en torno al civismo la ciudad logroacute sobreponerse a estas dificultades al emprender como colectivo una ruta de aciertos en materia de desarrollos tecnoloacutegicos y conceptuales en los temas socioambientales
Pero si tras padecer guerras incendios y desastres naturales pese a su fragilidad la ciudad logroacute sobreponerse y salir airosa superando dichas adversidades gracias a un cuacutemulo de valores hechos virtudes ciacutevicas hoy el desafiacuteo parece mayor no solo por la naturaleza eacutetica de la problemaacutetica que padece sino tambieacuten por la profunda fragmentacioacuten de esta sociedad
Hoy cuando el debido uso de los bienes puacuteblicos los derechos de los ciudadanos y el respeto a la vida se han profanado los caldenses requerimos enfrentar esa amenaza de mayores dimensiones relacionada con la peacuterdida de valores que explica problemaacuteticas como la pobreza la exclusioacuten y la violencia ademaacutes de otras relacionadas con la deshumanizacioacuten de la economiacutea que explican la destruccioacuten de la democracia y la privatizacioacuten del medio ambiente por los agentes del mercado
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Mientras prioricemos el crecimiento econoacutemico sobre la formacioacuten de capital social y la sustentabilidad del medio ambiente existiraacuten menesterosos habitando las diferentes texturas urbanas y cosechando los residuos de las actividades citadinas bienes que son patrimonios como el suelo urbano el agua y la biodiversidad mantendraacuten el caraacutecter de recurso que los hace objeto de explotacioacuten al servicio del mercado
Ademaacutes las dinaacutemicas urbanas en lugar de redensificar enverdecer y humanizar el espacio le seguiraacuten apostando a dos clases de guetos que desestructuran el tejido social en los escenarios
urbanos unos carentes de infraestructura donde la vida se deteriora y la inequidad profundiza la desigualdad humana y otros constituidos por unidades residenciales cerradas para la clase pudiente que se aiacutesla y protege de los pobres Hoy conforme los antivalores van colonizando la desesperanza se acentuaraacute la peacuterdida de las virtudes ciudadanas y por lo tanto se fragmentaraacute maacutes nuestra sociedad
Mientras persistamos en modelos de ciudades insolidarias y excluyentes pensadas maacutes para los carros y para el consumo que para la gente y en un modelo educativo anacroacutenico y aburrido que no desarrolla el talento humano los maacutes pobres no tendraacuten opciones de vida y las consecuencias se haraacuten insostenibles los programas puacuteblicos terminaraacuten fracasando las intervenciones sociales no cumpliraacuten su objetivo se privilegiaraacute el asistencialismo y la corrupcioacuten y se dinamizaraacuten los factores que deterioran el tejido social y degradan el sistema urbano
Manizales 5 de Marzo de 2014
ENLACES UN
Acuerdo sectorial ganadero
Agua y clima en el desafiacuteo ambiental
Aguas subterraacuteneas
Aacuterea metropolitana de Manizales
Cambio climaacutetico y gestioacuten ambiental en Caldas
Clima deforestacioacuten y corrupcioacuten
Colombia biodiversa potencialidades y desafiacuteos
Colombia paiacutes de humedales amenazados
Colombia Tropical iquesty el agua queacute
Crisis y opciones en el Riacuteo Grande de Colombia
Cultura del agua en los riacuteos urbanos
Economiacutea colombiana crisis y retos
Eje Cafetero cambio climaacutetico y vulnerabilidad territorial
El agua en Colombia glosas
El desarrollo urbano y
econoacutemico de Manizales
Gestioacuten y poliacutetica puacuteblica ambiental para el patrimonio natural en Colombia
Huella hiacutedrica en Colombia
La actividad minera solicitada
en Planalto es
incompatible con el medio
ambiente
Manizales El futuro de la
ciudad
Nuestros bosques de niebla en riesgo
Paacuteramos vitales para la Ecorregioacuten Cafetera
Patrimonio hiacutedrico carencias
en la abundancia
Preservacioacuten Ambiental e
Hiacutedrica dentro de la
Declaratoria del PCCC
Por falta de bosques con el
agua al cuello
iquestRegresioacuten ambiental en la
Reserva de Riacuteo Blanco
Riesgos para el agua en la
ecorregioacuten cafetera de
Colombia
5tRODQFRFXQDGHYLGDlaquo
Riacuteos urbanos para Manizales
Un pacto con la sociedad y la naturaleza
Un SOS por la bambusa
guadua
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CAPIacuteTULO 7
FLUJO DE AGUA EN EL SUELO
71 Flujo descendente
El permeaacutemetro vertical de cabeza constante recibe agua por D que fluye por el suelo entre C y B para salir por A La diferencia de altura o cabeza disponible entre los extremos es de 6m y el flujo en el suelo es descendente
Caacutelculo de i Q v vi si el suelo tiene K = 310-4 ms h = 13 gT = 2 3mTon
a) 23
636
DD
L
himLmh (DARCY)
b) sgmAiKAQ
344 103502103 -- n (DARCY)
c) sgmiK 44 1062103 -- n (velocidad de descarga n)
d) sgm
i
4
31
4
1018106 -
-
h
nn (velocidad de infiltracioacuten ni)
(La velocidad real es n lt ni)
Figura 71 Permeaacutemetro vertical de cabeza constante
12
20
30
40
50
60
63 4 5 6
00
10 10
00
10-1 2
60
50
40
30
20
A
B
C
D D
A
B
C
20 m
10 m
30 m
Dh
M
K
gT
A=05 m2
CT
CE
CP
Z
Datum h
ZD
C
B
AV10-4
Z
V
Vi
V
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Caacutelculo de cabezas (Las rejillas sostienen el suelo en B y C pero no al agua)
Punto CE CP (con flujo descendente) CT = CE + CP
D 6m 0m 6 + 0 =
6m
Dh = 6m
C 4m m21
12
4 + 2 = 6m
B 1m m11
13
1
12--
1 plusmn 1 = 0m
A 0m m01
11
1
13
1
12-
0 + 0 = 0m
Obseacutervese que tanto el punto A como el D estaacuten a presioacuten atmosfeacuterica y que interesa el peso del agua fluyendo hacia abajo por lo que en CP (de A y B) existe signo negativo para la columna de 3 metros
72 FLUJO ASCENDENTE La figura muestra un permeaacutemetro vertical (Dh = cte)
El permeaacutemetro recibe el agua por E esta fluye ascendiendo por el suelo entre B y C para salir por
D La diferencia de altura o cabeza disponible entre los extremos es de 2m (El aacuterea transversal A = 05 m2)
Caacutelculo de i Q n ni si K = 310-4 ms h = 13 gT = 2 3mTT
Figura 72 Permeaacutemetro vertical de flujo ascendente
7
7070
2 403 4 5 6 6
00
0 1 2
00
30
20
10
30
20
10
60
50
40
50
60
40
A
B
C
D
D
A
B
C
20 m
10 m
30 m
Dh
CT
CE
CP
Z
Datum h
Z
D
C
B
AV10-4
Z
V
Vi
V
h
K
gT
10 m
E
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a) 6703
23 2
DD
L
himLmh (DARCY)
b) sgmAiKAQ
3410015051
4103
-
-n (DARCY)
c) sgmiK
4100251
4103
-
-n (velocidad de descarga es la real)
d)
(Velocidad de infiltracioacuten) La nreal gt ninfiltracioacuten es correcto
Caacutelculo de cabezas (en B y en C existen rejillas porosas para retener el suelo)
Punto CE CP CT = CE + CP
E 7m 0m 7 + 0 = 7m
Dh = 2m
D 5m 0m 5 + 0 = 5m
C 4m m11
11 4 + 1 = 5m
B 1m m61
12
1
13
1
11 6 + 1 = 7m
A 0m 1
127
1
17- BCPm 7 + 0 = 7m
Compaacuterese en ambos permeaacutemetros la cabeza de presioacuten CP del punto B El signo +- depende de la direccioacuten del flujo (aquiacute es +)
Licuacioacuten En un sismo el agua es forzada a evacuar el suelo Cuando el agua asciende a traveacutes de la arena gracias a la cabeza
h se produce un gradiente hidraacuteulico Lh
Si de salida como
ocurre en la pared de aguas abajo de las presas El esfuerzo vertical sV en la base de la arena A vale
sV = gSAT L (agua maacutes suelo) (71)
La presioacuten intersticial U en el plano A vale
U = gW (L + h) (agua sola) (72)
El esqueleto mineral del suelo estaraacute atendiendo esfuerzos que no atiende el agua y que se denominan esfuerzos efectivos spara(Oesfuerzo efectivo vertical sparaV es
segm
vVi
4-106
31
41002
-
h
Figura 73 Flujo ascendente
A
h
L
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sparaV = sV plusmn U (suelo solo) (73)
Reemplazo 71 y 72 en 73
sparaV =gS L - gW (L + h) = (gS -gW) L - gW h
sparaV =gpara- gW h
Iacute
-
L
hL W
V
1g
ggs (74)
La licuacioacuten se presenta cuando se anula el esfuerzo efectivo sparaV = 0 Hacieacutendose (74) igual a cero
se obtiene el gradiente criacutetico ic
e
SG
Wci
-
1
1acute
g
g (75)
Naturalmente L
hcci donde hc es la altura criacutetica que en el permeaacutemetro puede causar licuacioacuten
cuando spara
La ecuacioacuten (75) muestra que ic es independiente del tamantildeo de los soacutelidos y que la licuacioacuten puede darse en cualquier suelo Pero en la praacutectica es maacutes probable en limos y en arenas de grano fino y medio
En las arcillas la adherencia del tipo stiction evita la destruccioacuten de los esfuerzos efectivos y en los suelos gruesos la permeabilidad es alta por lo que la demanda de agua para la licuacioacuten tambieacuten lo es
a) Suelo anisotroacutepico heterogeacuteneo
En una estratificacioacuten el flujo puede ser paralelo a las capas (a) o normal (b) de la figura 74 El problema consiste en obtener la permeabilidad K equivalente en la direccioacuten del flujo Kx o Kz con Darcy
b) Flujo paralelo El gradiente es el mismo en cualquier capa
x
Pi
D
D- es constante
qi = Ki Hi i es el caudal en la capa i
q = i S Ki Hi (76) es el caudal total
q = i Kx H = i Kx S Hi (77) tambieacuten es el caudal
de (76) = (77) H
iHiK
iH
iHiK
XK
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c) Flujo perpendicular La velocidad no cambia en el suelo
i
ii
H
Pi
D- (78) es diferente en cada capa
D-
i
i
iH
Pii (79) gradiente total
D-D-D
i
iiiiH
PXKiXKq (710) con (78)
DD-D
i
i
H
PxKzixKzq (711) (con 79)
D-D
i
iii
K
H
x
qP (712) (con 710)
D-D ii H
xKz
qP
(713) (con 711)
de (712) y (713) como q = qi
I
i
i
i
i
KH
H
KH
HKz (714)
73 FLUJO BIDIMENSIONAL
Se ha visto el flujo unidimensional con permeaacutemetros horizontales y verticales (ascendente y descendente) y para una y varias capas (flujo paralelo y normal) Veamos ahora el flujo bidimensional
Figura 74 Flujo en suelos anisotroacutepicos
K1 H1
Ki Hi
Kn Hn
Z
X
DX
H
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permanente en suelo isotroacutepico el que se gobierna por la ecuacioacuten de flujo de Laplace en dos variables de segundo orden y homogeacutenea y que tiene dos soluciones La funcioacuten de potencial F y la funcioacuten de corriente Y
La ecuacioacuten diferencial es
0
22
2
z
h
x
h
POTENCIA F(xz)
z
hK
z
x
hK
x
Z
X
-
F
-
F
n
n
CORRIENTE Y(xz)
z
hK
z
x
hK
x
Z
Z
-
Y
-
Y
n
n
Resolviendo estas (integrado) se llega a estas soluciones
Donde h es la cabeza hidraacuteulica total por lo que F es una medida de la cabeza hidraacuteulica total De otro lado Dq= Y2 - Y1 significa que el caudal entre dos liacuteneas de corriente es constante y en consecuencia las liacuteneas de corriente no se cruzan
Como Dq = cte ab = cte en la red de flujo
Seguacuten Darcy n = Ki pero
D-DF
D-D
D
D
PK
aPK
b
qǻ
aPi
b
q
seguacuten Pero
entonces
y tambieacuten n
(716)
RED DE FLUJO CUADRADA Tomando el valor de q de las expresiones 715 y 716 si a = b entonces
(715) )(
12
)(
DYY-YD
D--F
q
PKKhzx zx
Figura 75 Malla de una red de flujo
Figura 76 Caiacuteda de potencial en una red de
flujo
DqDq
Z
b
a
f
fDf
DY
X
DFD a
bq
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144
Dq = DY = DF (717)
Simplificado el problema tenemos la posibilidad de sumar los elementos de la red de flujo de acuerdo al nuacutemero de canales Nf y nuacutemero de caiacutedas de potencial Nc asiacute de (717)
q = Nf Dq = Nf DY = Nf DF (718)
o sea DF
Nc
NcNf
q (719)
pero seguacuten 715 de tiene
Nc DF = -K Nc DP = -K(P2 plusmn P1) (720)
Llevando (720) a (719) donde (P2 plusmn P1) es la cabeza total (h)
(721)
d) TABLESTACA
e) En la figura 78 una tablestaca impermeable (MC) controla un embalse con cabeza (h = MN) y produce un flujo (desde AB hasta DE) cuya red cuadrada se muestra con las liacuteneas de flujo (continuas) ortogonales a las de potencial (puntos)
szlig Son equipotenciales F ademaacutes
00para11paraamp+Wambieacuten Nc = 8
szlig Son liacuteneas de corriente Y ademaacutes BC CD y FG tambieacuten Nf = 4
szlig La red se dibuja soacutelo en el suelo saturado no en la roca ni en el agua
Ejercicio 71 En la figura con la red anterior calcule q DP PI UI
Figura 77 Red de flujo cuadrada
00
DqNfDq=q
ZcDP
X
DPDP
0f
ff D cN0
0
D fN0
12 PPNc
NfKq --
Figura 78 Flujo por la base de una tablestaca
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
145
Solucioacuten
m
Nc
PPP
q
PPNc
NfKq
sgm
2508
2
10)5755(8
410
11
44
12
3
--
-
D
--
--
--
66) paacuteg fig (Seguacuten
PI La liacutenea de flujo en el recorrido BCI pasa por 6frac12 cuadritos lo que supone una caiacuteda de potencial de plusmn(65x 025)m Entonces mirando el punto I media de CD en la red
PI = P1 plusmn (65 025) = 75 plusmn (65 025) = 588m
UI se tiene la cabeza total PI ya calculada y se conoce la expresioacuten de la cabeza piezomeacutetrica
2323)53885(819m
KNIZIPWIU
IZ
W
IU
IP
--
g
g
Figura E71 Tablestaca
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
146
f) CONDICIOacuteN ANISOTROacutePICA
hh
Kx
KzABBA
(VWDVLWXDFLyQFRQGXFHDXQDUHGGHHOHPHQWRVUHFWDQJXODUHVFRPRsup3GacuteSDUDTXHVHFXPSODHQ0ODcondicioacuten Dq = DY = DF que utiliza la solucioacuten graacutefica del problema Se resuelve la anisotropiacutea graacuteficamente con un cambio de escala como se ve en N afectando la escala horizontal y no la YHUWLFDORORFRQWUDULRSDUDREWHQHUFXDGULORQJRVFRPRacuteGacuteHTXLYDOHQWHVDORVUHFWiQJXORVFRPRsup3Gacute
El factor de escala seraacute 1 para Ev y KxKz para EH
g) EXPLICACIOacuteN DEL MEacuteTODO GRAacuteFICO
El procedimiento para dibujar la red de flujo es
Seleccionar las escalas EH y EV adecuadas (f(Kx Kz))
Definir las fronteras de F y Y
Figura E 72 Ajuste de red de flujo para condicioacuten anisotroacutepica
Figura 79 Disentildeo de una red de flujo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
147
Delinear las liacuteneas de corriente extremas es decir el canal de flujo
Bosquejar unas pocas (3 plusmn 4) liacuteneas de corriente entre las extremas
Dibuja liacuteneas equipotenciales ortogonales a las de corriente formando cuadrilongos Obseacutervense los aacutengulos de 90deg sobre mn el piso de la presa y la tablestaca tambieacuten a la entrada (cd) y salida (hi) del flujo
Mejorar la red comprobando que en cada elemento cuadrilongo las diagonales se cortan a 90deg (o que se pueden inscribir ciacuterculos Figura 77
Nota puede ocurrir (casi siempre) que Nc no sea entero (ver dibujo)
Ejercicio 72
Calcular la caiacuteda de potencial (DP) y el caudal (Q) bajo la presa de la figura si las dimensiones son
a-c = 129 m K = 10-4 ms e-g = 45m d-e = 3m f-Ipara PF-m = 34m
Solucioacuten
De la figura Nf = 4 y Nc = 143 Ademaacutes H = 129m
sm
Nc
NfHKQ
mNc
HP
3546
314
4912
410
90314
912
-
D
Ejercicio 73
Calcule la siguiente tabla de energiacutea para el caso anterior
h) Punto
CE CP Punto CE CP
D 34m 129 = H R 8m 57 = H - 8DP E 31m 120 = H - DP S 10m 48 = H - 9DP F 31m 116 = H plusmn 14DP T 11m 39 = 0 + 43DP Ipara 11m 52 = H plusmn 86DP G 31m 09 = 0 + DP
NOTA La magnitud de la subpresioacuten se disminuye con una tablestaca aguas arriba
Ejercicio 74
Calcule la subpresioacuten en la base de la presa anterior y su posicioacuten en la base de la presa (Id en la tablestaca la DP horizontal)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
148
Punto UW
e 120
f 116
Ipara 52
1 48
2 39
3 30
4 27
5 18
g 09
DS=Xi - Xj aacuterea i j
5m 59
1m 84
10m 50
9m 392
3m 104
7m 20
6m 135
4m 54
Distancia Fuerza
szlig DS estaacute leiacutedo a escala y es la base de un trapecio con altura UW
szlig Las aacutereas se calculan con DS(Ui + Uj)2 en Ton fuerza por metro de presa
szlig P la subpresioacuten =S aacutereas = 2059 Ton fuerza por metro lineal de presa
Para calcular X punto de aplicacioacuten de la resultante P de las subpresiones supongamos el volcamiento de la presa iquestcoacutemo actuacutea P El empuje de la subpresioacuten hacia arriba (como el del agua por la derecha) genera volcamiento por rotacioacuten derecha en torno al punto g
3w21
m1g
m
Ton
segCPU wV gg
Figura E74 Subpresiones en la base de un dique
Trapeci
o
2
jXiX
Aacuterea
i j
MOMENTO
i j
e-f 425 m 590 25075
f-Ipara 395 m 84 3318
Ipara- 1 34 m 500 17000
1 - 2 245 m 392 9604
2 - 3 185 m 104 1924
3 - 4 135 m 200 2700
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149
g) desde izquierda la (a 529
metropor TT 9205
metropor m - TT 46067
j i Momento
j i Aacutereas
j i Momentos
mX
X
PX
Ejercicio propuesto Calcule el empuje neto en la
tablestaca
EFECTOS DEL AGUA EN LA PRESA El flujo trae efectos complementarios a las otras fuerzas que actuacutean en la presa (carga de agua peso de la presa etc) El disentildeador deberaacute garantizar la HVWDELOLGDGGHODSUHVDFRQEDVHHQORVVLJXLHQWHVsup3)DFWRUHVGH6HJXULGDGacuteFRQFHSWRV
FS al volcamiento ge 25 DaggerS momentos en g= 0 (todas las fuerzas)
FS por licuacioacuten ge 5 Dagger Depende del gradiente de saida iS
FS por deslizamiento ge 25 DaggerDepende de la resistencia al empuje
activo
resistivo
Momento
MomentoFS
Figura 710 Empujes por el agua
A
Pa
W
P
Pp
a
c de g
h
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150
Volcamiento
Contribuyen al volcamiento
a el empuje del agua (A) que actuacutea a 13 de h (tomado desde el nivel del terreno) y su valor es
2
2
1HA w g
b Cuando la presa estaacute empotrada en el suelo se presenta una presioacuten activa del suelo equivalente a
2
2
1hKp aa g
c Las presiones en la base de la presa o la subpresioacuten
Se oponen al volcamiento el peso (W) de la presa y el empuje pasivo del suelo (Pp) en la pared hg siendo
2
2
1hKP pp g
NOTA p
a KK 1 en arenas pa KK
3
1 y el peso unitario sumergido wsat ggg -
Licuacioacuten
El gradiente de salida (iS) se mide en la pared (h-g) de la presa hg
Pi hgS
D se compara con el
gradiente criacutetico (iC) del suelo permeable W
Ci gg
(ecuacioacuten 75)
SALIDA
CRITICO
i
iFS
En el ejercicio anterior asumiendo gSAT = 18 3mTT tenemos
teinsuficien 7230
80
801
80
303
90
D
S
C
W
C
S
i
iFS
i
m
m
gh
Pi
g
g
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151
iquestCoacutemo evitar la licuacioacuten Colocando la tablestaca aguas abajo
Deslizamiento
Supongamos que se desprecia la excentricidad entre las fuerzas W y P Asiacute la fuerza efectiva seraacute W plusmn P normal al piso y con HOORHOFRUWDQWHGLVSRQLEOHsup3ampacuteVHUiWJf por la normal que es W plusmn P
NOTA
szlig Para prevenir la tubificacioacuten se busca que iSALIDA pound 05 maacutes geotextiles en (g-h) que es la pared de aguas abajo de la presa
szlig Para reducir el caudal infiltrado se tienen dos soluciones Una es colocar una tablestaca en la mitad de la base de la presa otra instalar un manto impermeable aguas arriba
1 Calcular Q FSLIQ FSVOLC FSDESLIZ en la presa adjunta Posteriormente obtenga tres soluciones diferentes asiacute
szlig Bajar el gradiente de salida con tablestaca aguas abajo a la 3ra parte del (iS) anterior
szlig Reducir la subpresioacuten a la mitad del primer caso con tablestaca y manto impermeable aguas
arriba
szlig Reducir el caudal del primer caso a la mitad colocando como medida correctiva un manto impermeable aguas arriba
DETERMINACIOacuteN DE LA PERMEABILIDAD (K) EN EL TERRENO (acuiacutefero inconfinado)
Uno de los meacutetodos es el bombeo con flujo no confinado para las condiciones siguientes del estrato permeable a evaluar h y q = constantes estables
Figura 711 Fuerzas sobre la presa
(En arenas f=30deg)
A
Pa
W
PPp
E
CFS
pa PPAE -
f- TanPWC )(
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
152
$paraparaSR]RVGHREVHUYDFLyQDGLVWDQFLas RA RB
q = descarga en el pozo de extraccioacuten
AhBhAhBh
ARBRLnqK
-
-
p
1 El gradiente hidraacuteulico es la pendiente del NAF final dR
dhi
2 El piso el NAF inicial y la roca son superficies horizontales
3 El flujo es horizontal es decir el NAF y el NAP coinciden
Veamos q = A V = A K i (DARCY)) 1
Pero A = 2 p R h aacuterea seccioacuten atravesada por el flujo
dRdhKRhq 2p (hipoacutetesis 1) 2
Luego hdhq
K
R
dR
2p
Al integrar entre R = RA y RB y entre h = hA y hB tenemos
)22
(3641
log
))((
2
2
2
22
AhBh
ARBR
q
AhBhAhBh
ARBR
Lnq
K
AhBh
Q
K
AR
BRLn
-
-
-
Iacute
Iacute
p
p
A B
AB
hAhB
RB
RA
Pozo sincamisa
NAF final
q
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153
Se puede evaluar K en perforaciones encamisadas de diaacutemetro d si se hace con cabeza constante I se mide el caudal (q) con el cual el NAF se mantiene constante a la profundidad h Si se hace con cabeza variable II se toma el tiempo t entre h1 y h2
2
1
920752 h
hLn
t
dK
hd
qK
DOCUMENTOS DE COMPLEMENTO ON LINE
Anaacutelisis de estabilidad de taludes Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Auscultacioacuten de taludes Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Caldas en la biorregioacuten cafetera Duque Escobar Gonzalo (2014) Ponencia para el Foro sup33RUODHIHQVDGHO3Dtrimonio Puacuteblico las Fuentes de Empleo y el Bienestar de los ampDOGHQVHVacute8GHampDOGDV
Calentamiento global en Colombia Duque Escobar Gonzalo (2011) In El Diacutea Mundial del Medio Ambiente Junio 6 de 2011 Instituto Universitario de Caldas
Coberturas vegetales Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Correccioacuten de cauces torrenciales Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Erosioacuten y movimientos en masa Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Estructuras de contencioacuten Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Estructuras de drenaje Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Fisiografiacutea y geodinaacutemica de los Andes de Colombia Duque Escobar Gonzalo and Duque Escobar Eugenio (2016) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Geomecaacutenica de las laderas de Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio Murillo Loacutepez Cristina (2009) )RURsup3HVtioacuten del Riesgo por Inestabilidad de 7HUUHQRVHQ0DQL]DOHVacute8QLYHUVLGDG1DFLRQDOGHampRORPELD6HGH0DQL]DOHV0DQL]DOHVde agosto de 2009
Geomecaacutenica Book (10 Book Section) Duque Escobar Gonzalo and Escobar Potes Carlos Enrique (2016) Universidad Nacional de Colombia plusmn Sede Manizales Manizales Colombia
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154
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique and Duque Escobar Gonzalo (2016) Book (10 Book Section) UN de Colombia Sede Manizales Colombia
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
La Geotecnia Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Laudato siacute El Cuidado de la Casa Comuacuten Memorias Book Luis Guillermo Restrepo Jaramillo middot Emilio Chuvieco middot Paola Andrea Calderoacuten Cuartas middot Monsentildeor Gonzalo Restrepo Restrepo middot Rafael Fayos Febrer middot Andreacutes Salazar Arango middot Gunter Pauli middot Antonio Elio
Brailovsky middot Gonzalo Duque Escobar) U Catoacutelica de Manizales(2020)
Manual de geologiacutea para ingenieros Book (20 Book Section) Duque Escobar Gonzalo (2003) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Materiales teacuterreos Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Mecaacutenica de los suelos Book (15 Book Section) Duque Escobar Gonzalo and Escobar Potes Carlos Enrique (2002) Universidad Nacional De Colombia
Obras de estabilizacioacuten Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo (2017) Universidad Nacional de Colombia Manizales
Riesgo en zonas de montantildea por laderas inestables y amenaza volcaacutenica (II V) Duque Escobar Gonzalo (2012) Curso Internacional sobre Microzonificacioacuten y Planeamiento Urbano Manizales
Tuacutenel Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio (2010) Ponencia presentada en el XIII Congreso Colombiano de Geotecnia Sociedad Colombiana de Geotecnia-UN De Colombia Manizales 2010
Una poliacutetica ambiental puacuteblica para Manizales con gestioacuten del riesgo por sismos volcanes y laderas Duque Escobar Gonzalo (2012)
Vulnerabilidad de las laderas de Manizales Duque Escobar Gonzalo (2017) Presentacioacuten ante la Comisioacuten Cuarta del Concejo de Manizales del Jueves 11 de Mayo de 2017
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155
LECTURA 7 CALDAS EN LA ECORREGIOacuteN CAFETERA
Ponencia presentada en el auditorio Joseacute Restrepo Restrepo durante la Celebracioacuten de los 102
antildeos de fundacioacuten de la SMP de Manizales el viernes 27 de junio de 2014
Integracioacuten cooperacioacuten y articulacioacuten un suentildeo de regioacuten
Imagen 1 El Triaacutengulo de Oro de Colombia En el Triaacutengulo de Oro de Colombia habita el 52
de los colombianos y se genera el 64 del PIB
La construccioacuten de un territorio de paz obliga a acuerdos regionales sobre acciones integrales en funcioacuten de objetivos estrateacutegicos que generen sinergias culturales y ambientales buscando resolver los conflictos y las problemaacuteticas socio-ambientales de la ecorregioacuten a partir procesos participativos que propendan por la equidad en el gasto puacuteblico el empoderamiento del territorio como del disentildeo de poliacuteticas puacuteblicas en materia social ambiental y econoacutemica y de la transformacioacuten de las ventajas comparativas culturales y naturales en factores de competitividad implementando estrategias de CampT imbricadas con la cultura
Veamos algunos elementos en el caso del Caldas y del Eje Cafetero
Ecorregioacuten y territorio como sujeto
En el Eje Cafetero con 25 millones de habitantes el PIB pasoacute del 45 en 2001 al 32 en 2011 Caldas con 984000 habitantes participa con el 15 del PIB del cual maacutes del 50 se concentra en Manizales cuya poblacioacuten de 393000 representa el 40 de los habitantes y el 35 restante del PIB se genera en los otros 26 municipios donde habita el 60 de dicha poblacioacuten
Una oportunidad para resolver esa brecha puede VXUJLUGHXQQXHYRPRGHORXUEDQRsup3PiVverde e inclXHQWHacuteTXHGHVFHQWUDOLFHODLQIUDHVWUXFWXUDVRFLDOHFRQyPLFDTXHFRQWHPSOHODconurbacioacuten del Eje Cafetero ademaacutes del aprovechamiento de proyectos estrateacutegicos como la declaratoria del Paisaje Cultural Cafetero PCC siempre y cuando se apliquen estrategias de
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156
CampT que incluyan la Cultura y se orienten las poliacuteticas puacuteblicas hacia la consolidacioacuten de un territorio maacutes justo equitativo y soberano y al desarrollo del capital social en la ecorregioacuten
La dimensioacuten socio-econoacutemica
Imagen 2 Eje Cafetero Estructura Ecoloacutegica (Ideam) y Aacutereas conurbadas ( Blog SMP
Manizales)
Proyectos notables para Manizales Camino de La Elvira (1847) Camino de La Moravia (1890) Cable Aeacutereo Manizales plusmn Mariquita (1922) Ferrocarril de Caldas (1927) Viacutea al Magdalena (1939) La Nubia (1961) Viacutea Irra plusmn La Felisa y Tuacutenel El Espejo (1986) Ahora la Hidroviacutea del Magdalena el Sistema Bimodal Cafetero (Ferrocarril Cafetero y Transversal Cafetera) y el Aeropuerto del Cafeacute podriacutean cambiar el curso econoacutemico de la Ecorregioacuten
Fundado Manizales (1849) el poblado de bahareque y de caminos de arrieriacutea vive un primer
periacuteodo de economiacutea de subsistencia y guerras civiles que llega hasta la guerra de los Mil diacuteas
(1900-03)
En los albores del siglo XX la aldea entra a un segundo periacuteodo de acumulacioacuten gracias
al cafeacute es el de los cables y ferrocarriles que llevan dicho producto maacutes allaacute de los
mares
Sigue un tercer periacuteodo de verdadero desarrollo econoacutemico el del los Jeepaos y las
Chivas cuando se abren los caminos rurales para electrificar el campo y dotarlo de
acueductos escuelas y puestos de salud con el concurso de la Federacioacuten Nacional de
Cafeteros (1927) y sus Comiteacutes de Cafeteros
Finalmente a partir de 1970 entramos a un cuarto periacuteodo de crisis en el que
palidecen los poblados cafeteros y el campo no soacutelo por el deterioro de los teacuterminos de
intercambio sino tambieacuten por las consecuencias demograacuteficas y ambientales de la
Revolucioacuten Verde
Y tras palidecer la sociedad industrial de ayer y haber desmontado el Estado solidario
nuestra sociedad ahora fragmentada entra a un quinto periacuteodo el de la globalizacioacuten
de la economiacutea y la cultura
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
157
La dimensioacuten ambiental
El eje cafetero es un gran jardiacuten deforestado mientras el suelo apto para potreros es
solamente el 4 del territorio para dicho uso se destina el 49 y mientras el potencial
forestal es del 50 la cobertura de bosques soacutelo alcanza el 30
En este territorio verde donde existen conflictos severos entre uso y aptitud del suelo y los eventos extremos por el calentamiento global acechan se debe avanzar en el ordenamiento de las cuencas emprender acciones de adaptacioacuten al cambio climaacutetico asegurar el suministro de agua potable y preservar los fraacutegiles ecosistemas
La mega-mineriacutea que amenaza los ecosistemas andinos y el agua en toda la alta cordillera ha desestructurado el patrimonio cultural del occidente caldense en Marmato plusmn Riosucio
Como principio debe plantearse que mientras el oro y el carboacuten como recursos pueden ser
explotados el agua y la biodiversidad son un patrimonio
Mientras los recursos son una mercanciacutea objeto de explotacioacuten por el mercado el agua el suelo y la biodiversidad como bienes patrimoniales que deben preservarse soacutelo deben ser objeto de aprovechamientos responsables
La sociedad cafetera
RVKDELWDQWHVGHODsup37LHUUDGHOFDIpacuteSRVHHPRVXQDFXOWXUDGRQGHLQFLGHQdeterminantes de la
caucanidad y la antioquentildeidad relacionados con los modos de produccioacuten de la mineriacutea en la
Colonia y con los de la actividad agraria que florece en el Siglo XX en ambos escenarios
Primero en la mineriacutea auriacutefera los modos de produccioacuten fueron diferentes en la Provincia del
Cauca se soportaba en la esclavitud mientras en la de Antioquia dependiacutea del trabajo del
minero independiente Segundo mientras el modelo agrario caucano era el latifundio soportado
en un reacutegimen de servidumbre el modelo de produccioacuten cafetera surge del trabajo asalariado
y del minifundio propiedad del colono
No obstante el cafetero tambieacuten se enriquece del aporte librepensador del caucano de clase
media fruto de una apertura cultural que lo orienta al comercio el payanes que al explotar el
oro de Barbacoas recibiacutea informacioacuten de la Capitaniacutea de Panamaacute tambieacuten recibiacutea informacioacuten
del Virreinato del Peruacute por depender de Quito e informacioacuten de la Nueva Granada con quien
finalmente comerciaba
Pero tras deacutecadas de verdaderas proezas cafeteras abandonamos un modo de produccioacuten que
engrandecioacute a Colombia entre 1900 y 1970 por apostarle a la Revolucioacuten Verde con el
monocultivo del cafeacute y renunciar a la caficultura orgaacutenica los campesinos con solo dos antildeos de
escolaridad al no poder asimilar el modelo financiero y tecnoloacutegico de la caficultura moderna
vendieron su tierra para emigrar a la ciudad generando una inversioacuten demograacutefica en la que el
paiacutes rural se urbaniza
Hoy las estadiacutesticas sentildealan que la proporcioacuten de poblacioacuten con Necesidades Baacutesicas
Insatisfechas en Caldas es 1776 contra 099 en Manizales donde se concentra maacutes del
50 del PIB caldense Esto simplemente obliga a considerar nuestra pobreza campesina no
soacutelo bajo paraacutemetros de pobreza monetaria sino de otros factores para plantear soluciones a la
inequidad regional y social y a las deficiencias en el desarrollo de las capacidades humanas de
la poblacioacuten
La ecorregioacuten un escenario biodiverso y pluricultural a resignificar y descubrir
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
158
Imagen 3 los siete mundos de Samoga
Conocemos los iacuteconos culturales del Tolima Grande de la Regioacuten Cundiboyacence de las
Montantildeas Santandereanas de la Costa Atlaacutentica de Antioquia del Paciacutefico o de los Llanos
Orientales pero no hemos desarrollado los nuestros en la ecorregioacuten cafetera
La Ecorregioacuten Cafetera es multidiversa y pluricultural
plusmn El Mundo de la Tierra El alto occidente que como tierra de resguardos y negritudes ademaacutes de ser una subregioacuten panelera es minera en el oro de Marmato y Riosucio existe maacutes novela y poesiacutea que en el cafeacute
plusmn El Mundo del Agua El Magdalena centro que es tierra de ranchos de hamacas de chinchorros de subiendas de bagres nicuros y bocachicos del petroacuteleo de Barranca de los vapores por el riacuteo y de la expedicioacuten botaacutenica
plusmn El Mundo del Aire La regioacuten cafetera tanto la que empieza en Neira y llega hasta el norte del Valle del Cauca como la que avanza por Manzanares es la de las chivas el bahareque los cables aeacutereos los Ferrocarriles Cafeteros y la muacutesica de carrilera
plusmn El Mundo del Fuego La regioacuten San Feacutelix-Murillo de feacutertiles tierras y de paisajes andinos que tiene sus propios iacuteconos en el coacutendor el pasillo la ruana de Marulanda la palma de cera y el sombrero aguadentildeo es la zona friacutea de la alta cordillera con sus caminos de arrieriacutea
Paisaje Cultural Cafetero como macroproyecto integrador
Imagen 4 y 5 Manizales en el alba de los antildeos 20 y Paisaje Cafetero Por Guillermo Vallejo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
159
Una estrategia para hacer del Paisaje Cultural Cafetero un factor de desarrollo es la implementacioacuten del sup3ELRWXULVPRacute- concepto que incorpora cultura y medio ecosisteacutemico- apalancado con un programa de viacuteas lentas que cruce poblados lentos tal cual lo propone la SMP de Marsella Risaralda al emprender el ordenamiento de la cuenca del riacuteo San Francisco
Con el Paisaje Cultural Cafetero PCC la suerte de los pequentildeos poblados cafetaleros dependeraacute del papel del transporte rural como catalizador de reduccioacuten de la pobreza del bahareque como arquitectura vernaacutecula de la salud del suelo y del agua del sombriacuteo para
la biodiversidad de las sanas costumbres y de un cuacutemulo de elementos tangibles e intangibles de nuestro patrimonio cultural y natural
Pero el bioturismo que se soporta en lo autoacutectono y en la biodiversidad exige una revolucioacuten educativa para hacer viables la reconversioacuten productiva el desarrollo de la identidad cultural el fortalecimiento del tejido social y la solucioacuten de la brecha de productividad entre ciudad y campo y eficaz el apoyo institucional
La descentralizacioacuten de la infraestructura y las funciones urbanas
Los poblados cafeteros que se han rur-urbanizado deben desarrollar competencias estrateacutegicas
para los centros urbanos de la Ciudad Regioacuten bajo el presupuesto de la complementariedad de
las funciones urbanas en las aacutereas metropolitanas de Pereira y Manizales
El nuevo modelo urbano debe propender por nuacutecleos urbanos autosuficientes donde se
privilegie la movilidad autoacutenoma y el transporte colectivo en lugar de aplicar modelos de
ciudades expandidas y de guetos urbanos para esas ciudades pensadas para el automoacutevil y no
para las personas donde la infraestructura urbana privilegia al mercado
Los poblados se transforman en ciudades intermedias al espacializar sus funciones urbanas
asiacute
Las zonas industriales que al valorarse por su posicioacuten con respecto a los medios de transporte obligan a ubicarse de cara a los ferrocarriles puertos aeropuertos y autopistas
Las zonas residenciales que valen por su funcioacuten esteacutetica y paisajiacutestica deben ubicarse lejos del paisaje de chimeneas de las zonas industriales donde ruidos vibraciones y aceites derramados se suman a la polucioacuten de los vertimientos industriales
Las zonas comerciales que suelen coincidir con los Centros Histoacutericos al estar constituidas por esos viejos inmuebles que le imprimen el caraacutecter a la ciudad deben mitigar el deterioro del espacio puacuteblico la informalidad y los procesos de lumpenizacioacuten del centro citadino
Las zonas de servicios que se valoran por su nivel de equipamiento deben promover la eficiencia del transporte puacuteblico urbano y contar con centros de investigacioacuten y convenciones coacutemodos hoteles hospitales con servicios complejos grandes centros comerciales e instalacionHVFXOWXUDOHVGHSRUWLYDVlaquo
Hacia la Cuidad Regioacuten en un escenario rur-urbanizado y conurbado
Las capitales cafeteras se han conurbado en un escenario donde urge consolidar zonas
metropolitanas maacutes equitativas para actuar como Ciudad Regioacuten complementando sus
economiacuteas y articulando el territorio tal cual lo ha logrado el Quindiacuteo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
160
Se requieren tres condiciones para conformar una Ciudad Regioacuten articularse a un centro
urbano de igual nivel de relevancia que sea econoacutemicamente complementario y ubicado a
menos de 2 o 3 horas de distancia
Siacute la urgencia de las megaloacutepolis es volverse internacionalmente competitivas y manejar problemas de escala la de las ciudades intermedias es conurbarse conformando una ciudad regioacuten para no palidecer
Entre tanto los pequentildeos poblados deben articularse a un centro urbano vecino de mayor nivel de relevancia desarrollando una competencia de cara a las necesidades de dicha ciudad
Mientras Bogotaacute es la uacutenica megaloacutepolis de Colombia con problemaacuteticas como la movilidad y el crecimiento urbano Medelliacuten es una ciudad intermedia grande que soacutelo puede conurbarse con el Eje Cafetero y las capitales cafeteras ciudades intermedias pequentildeas cuya suerte dependeraacute de su capacidad de articularse hacia adentro y hacia afuera buscando la complementariedad econoacutemica para no sufrir procesos de vaciado entre siacute y desde Cali o Medelliacuten
Imagen 6-Mapa del PCC en httpcaleidoscopiosurbanosblogspotcom y Eje Cafetero en Blog de la SMP Manizales
Sinergias en la Subregioacuten Centro-Sur de Caldas
La Subregioacuten Centro Sur de Caldas estaacute conformada por cinco municipios donde la zona
urbana de su capital ocupa una posicioacuten central
Manizales aportaraacute su potencial econoacutemico y cultural ademaacutes de su equipamiento u oferta de servicios urbanos como ciudad intermedia
Villamariacutea ademaacutes de su natural vocacioacuten para la funcioacuten residencial contribuiraacute con el potencial turiacutestico y ambiental de un segmento del Parque Natural de los Nevados
Neira su patrimonial arquitectura del bahareque en que se soporta el PCC y la posicioacuten geoestrateacutegica de Planes y El km 41 aptas para una zona industrial ligada a los corredores feacuterreos y viales del cantildeoacuten del Cauca lugar de conexioacuten del Ferrocarril Cafetero con el Tren de Occidente
Chinchinaacute la herencia cultural del caucano librepensador como epicentro de los beneficios de la conurbacioacuten cafetera cuando se desarrolle Aerocafeacute e interactuemos como ciudad regioacuten con
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Pereira La Nueva Transversal Cafetera y Tesalia pueden detonar en Chinchinaacute y el Rosario un nodo de desarrollo logiacutestico
Palestina es la llave de entrada para la ecorregioacuten a las oportunidades de la declaratoria del Paisaje Cultural Cafetero Aerocafeacute equipado con pista extendida a 3600 m presenta ventajas para un aeropuerto de convergencias aeacutereas apto para alcanzar mercados transoceaacutenicos ubicados a 5000 millas con tarifas econoacutemicas las que no se pueden alcanzar desde Matecantildea donde soacutelo pueden operar aviones cuyo alcance de 3000 millas que uacutenicamente llegan a las
Ameacutericas
La infraestructura estrateacutegica para el sistema de transporte
Primero eOGHVDUUROORSRUWXDULRFRORPELDQRsup3VHKDPRGHUQL]adoacuteFRQXQDLQIUDHVWUXFWXUDinsuficiente donde la meta ha sido igualar las condiciones del Canal de Panamaacute construido en 1914 Colombia debe avanzar con el FFCC Verde y la Hidroviacutea del Atrato implementando un canal interoceaacutenico que articule sus mares para entrar a los oceacuteanos de la economiacutea planetaria donde se moviliza el 90 de las mercanciacuteas y habita el 50 de la poblacioacuten del planeta
Segundo mientras el 40 del PIB y el 30 de la carga del paiacutes se generan en la regioacuten Centro-Andina y el 30 del PIB y el 40 de la carga se produce en el Occidente colombiano falta un sistema de viacuteas transversales para el transporte troncal cruzando el triaacutengulo econoacutemico de Colombia estas viacuteas seriacutean 1- la nueva Transversal Cafetera que uniriacutea a Bogotaacute con Pereira como centros de gravedad de ambas regiones lo que complementariacutea la alternativa del Tuacutenel de La Liacutenea y 2- el Ferrocarril Cafetero entre La Dorada y el Km 41 para conectar el Altiplano con los mares de la Patria y el Occidente de Colombia a la Hidroviacutea del Magdalena
Tercero mientras el transporte fluvial es 6 veces maacutes econoacutemico que el Carretero y el ferroviario 3 o 4 veces maacutes barato Colombia sigue sacando en tractomula los contenedores a sus mares Ademaacutes de la navegacioacuten por el Magdalena deberiacutea emplearse el modo feacuterreo extendido a lo largo del Cantildeoacuten del Cauca entre el Paciacutefico y Urabaacute para salir del Altiplano por Manizales a Buenaventura o a Turbo con lo cual los fletes por kiloacutemetro caeriacutean entre tres y cuatro veces respecto a los fletes carreteros Para Medelliacuten la salida al mar por Urabaacute en lugar de Cartagena reduce la distancia al mar en un 40 cuantiacutea que se triplicariacutea en el incremento de las exportaciones consecuencia de la reduccioacuten de los fletes extendiendo el tren de Occidente hasta el puerto antioquentildeo
Cuarto Aerocafeacute proyecto que extendiendo su pista a 3600 m podraacute resolver la condicioacuten mediterraacutenea del Eje Cafetero y hacer viable el Paisaje Cultural Cafetero Por su ubicacioacuten Aerocafeacute puede cumplir funciones de convergencia al contar en un radio de 200 km con 23 millones de habitantes y permitir aviones tipo Jumbo levantando 112 mil libras contra 75 mil desde Riacuteo Negro o 83 mil desde El Dorado alcanzando a bajo costo mercados a 5000 millas como Europa Asia Aacutefrica y Oceaniacutea ademaacutes del Cono Sur Canadaacute y la costa oeste de Norte Ameacuterica
Nota el desplazamiento de la Troncal de Occidente hacia la Variante La Tesalia impondraacute
como reto aprovechar la ubicacioacuten estrateacutegica del Km 41 sin gravar con nuevos peajes la
conectividad interna de las comunidades rurales del Alto Occidente y Norte de Caldas
Una agenda y unas estrategias
Si bien cada capital cafetera independientemente considera legiacutetima su economiacutea basada en actividades diversas dada su proximidad en lugar de competir deben complementar sus economiacuteas e implementar un sistema de conectividad y movilidad interna para conurbar sus aacutereas metropolitanas buscando consolidar un cluacutester urbano
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Ademaacutes de atender las demandas ambientales de las cuencas blindando los ecosistemas estrateacutegicos de la ecorregioacuten cafetera y de priorizar la accioacuten del Estado en la formacioacuten de capital social frente al crecimiento econoacutemico se debe avanzar en los procesos de identidad cultural en las diferentes subregiones
El nuevo modelo urbano impone redistribuir la infraestructura social y econoacutemica para lograr ventajas asociadas a la construccioacuten de sinergias territoriales a partir de diferencias naturales y culturales dado que la ecorregioacuten es biodiversa y pluricultural
Para abatir el centralismo como obstaacuteculo para el desarrollo cada departamento debe articular esfuerzos hacia la consolidacioacuten de la Regioacuten del Eje Cafetero como uacutenica estrategia para resolver la limitacioacuten de su pequentildea participacioacuten frente al PIB de la Nacioacuten
El Eje Cafetero debe resolver su condicioacuten mediterraacutenea primero con los corredores viales para acceder a los mercados internos (Transversales y Autopistas) segundo encontrando una salida al mar maacutes expedita (la Navegacioacuten del Magdalena y el Corredor Feacuterreo del Cauca entre Urabaacute y Buenaventura) tercero materializando un aeropuerto de gran tamantildeo como Aerocafeacute para hacer viable el Paisaje Cultural Cafetero complementado con Matecantildea cuarto fortaleciendo el transporte rural por ser un catalizador de la reduccioacuten de la pobreza quinto expandiendo las TIC por toda la geografiacutea regional y Sexto integrando el Transporte Urbano de las aacutereas metropolitanas de Pereira y Manizales
Conclusiones
Imagen 8 Barriada manizalentildea en iammyownreportercom
Una regioacuten debe soportarse en un territorio entendido como un sujeto con identidad cultural resultado de procesos sociales e histoacutericos El transporte rural como catalizador de la reduccioacuten de la pobreza y las TIC son fundamentales para consolidar el territorio
Deben implementarse poliacuteticas puacuteblicas soportadas en procesos de CampT y cultura para construir un territorio ambientalmente sustentable socialmente equitativo y econoacutemicamente viable
Urge un nuevo modelo urbano soportado en sinergias territoriales y en acuerdos para resolver la integracioacuten regional abordando temas sustantivos como pobreza ruralidad agua cuencas inversioacuten puacuteblica servicios puacuteblicos y movilidad urbana
De implementarse un sistema de transporte que abrigue las aacutereas metropolitanas y rur-urbanas de las capitales cafeteras creceraacuten la economiacutea y las oportunidades sociales de la poblacioacuten
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Mientras la infraestructura sugerida para implementar un sistema modal del transporte para la zona andina permitiraacute el desarrollo de nodos estrateacutegicos en Honda-La Dorada y en La Felisa plusmn Km 41- La Virginia Aerocafeacute seraacute la foacutermula para apalancar la apertura del Paisaje Cultural Cafetero
Ademaacutes la integracioacuten del Eje Cafetero que empieza por consolidar las aacutereas metropolitanas de sus capitales y obliga a diferenciar competencias en las funciones urbanas para a consolidar nuestra Ciudad Regioacuten tambieacuten seraacute la foacutermula para estructurar un eje de desarrollo en el
Occidente Colombiano entre Medelliacuten y Cali
Para el desarrollo del Eje Cafetero se hace necesaria la integracioacuten de los entes territoriales en funcioacuten de la autonomiacutea institucional y la descentralizacioacuten de los recursos de la Nacioacuten tal cual VHVHxDODHQHOSURHFWRsup3ampRORPELDXQSDtVGHUHJLRQHVacuteTXHSURSRQH(GXDUGR9HUDQRGHODRosa en Colombia paiacutes de Regiones
Este documento presentado en el marco de la celebracioacuten de los 102 antildeos de fundacioacuten de la SMP de Manizales utiliza elementos de otras presentaciones similares del propio autor elaboradas para el POT de Manizales y del material de soporte para los moacutedulos de la Maestriacutea en Medio Ambiente y Desarrollo y de Economiacutea del Transporte del posgrado en Viacuteas y Transportes de Ingenieriacutea Civil de la U N De Colombia
ENLACES UN
Acecha El Nintildeo fortalecido por el
calentamiento global
Agua para todos el desastre del riacuteo Mira
Al Bahareque le Fue Muy Bien
Amenazas naturales en los Andes de Colombia
Aspectos geofiacutesicos de los Andes de Colombia
Eje Cafetero Cambio climaacutetico y
vulnerabilidad territorial
Eje Cafetero construccioacuten social
e histoacuterica del territorio
El agua en la biorregioacuten
caldense
El territRULRGHOUDQampDOGDVsup3DTierra del CaIpacute
Gestioacuten ambiental del riesgo en el
territorio
Gestioacuten del Riesgo por Sismos
Volcanes y Laderas
Huracaacuten Iota tifoacuten que abate a
San Andreacutes
La economiacutea azul en la esfera de
la produccioacuten
La encrucijada ambiental de
Manizales
Laderas del Troacutepico Andino caso Manizales
ONG desarrollo sostenible gestioacuten del riesgo y cambio climaacutetico
Riesgo en zonas de montantildea por
laderas inestables y amenaza
volcaacutenica
Riesgo siacutesmico los terremotos
Sismos y volcanes en Colombia
Sismo bahareque y laderas
UMBRA la Ecorregioacuten Cafetera en los Mundos de Samoga
MANUAL DE GEOLOGIacuteA PARA INGENIEROS Duque Escobar Gonzalo
Universidad Nacional de Colombia (2020) See more at
httpsrepositoriounaleducohandleunal3145
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CAPIacuteTULO 8
EROSIOacuteN DE SUELOS
81 Erosioacuten
Las actividades de ingenieriacutea vinculadas con excavaciones construccioacuten de terraplenes y adecuacioacuten de terrenos para edificaciones entre otros exigen el retiro de la vegetacioacuten y la movilizacioacuten de grandes voluacutemenes de suelo Las aacutereas intervenidas quedan desprovistas de vegetacioacuten o de la proteccioacuten del suelo y son
susceptibles a inestabilidad por procesos de erosioacuten y movimientos en masa y el resultado es la movilizacioacuten del suelo cuando las fuerzas actuantes vencen la resistencia que oponen las partiacuteculas de suelo La erosioacuten involucra el suelo hasta disminuir su eficacia como elemento funcional dentro de las soluciones de ingenieriacutea
La erosioacuten del suelo es la remocioacuten y el transporte de las partiacuteculas superficiales por accioacuten del viento y el agua Ambos adquieren energiacutea cuando se presenta en las formas de precipitacioacuten (pluvial) de escorrentiacutea (escurrimiento) y de vientos que al estar en contacto con el suelo (las primeras por impacto y las segundas por fuerza tractiva) vencen la resistencia del suelo (Friccioacuten o cohesioacuten) generaacutendose la erosioacuten Cuando el agua encausada en riacuteos y quebradas adquiere alta energiacutea vence la resistencia de suelos arenas cantos y bloques los moviliza transporta y deposita a los largo del valle La accioacuten erosiva de las corrientes es el principal modelador del relieve que observamos La energiacutea desarrollada por el viento (erosioacuten eoacutelica) vence la resistencia de las partiacuteculas de suelo las moviliza y transporta
Muchos proyectos de ingenieriacutea exigen la remocioacuten de la vegetacioacuten y la realizacioacuten de excavaciones de suelo generando problemas ambientales en laderas y cauces vinculados con la peacuterdida de aacutereas
protegidas con vegetacioacuten el incremento de la erosioacuten y la incorporacioacuten de sedimentos a la corriente hasta alterar los ecosistemas naturales generar problemas por sedimentacioacuten y hacer menos resilientes los taludes y aacutereas vinculadas con el proyecto
La erosioacuten edaacutefica es un proceso normal de movilizacioacuten transporte y depoacutesito de sedimentos principal modeladora del paisaje y las actividades agropecuarias el urbanismo y la construccioacuten y operacioacuten de la infraestructura para el desarrollo de los pueblos son los factores que aceleran los procesos denudativos y con ellos el incremento de la vulnerabilidad de laderas taludes infraestructura y viviendas a la inestabilidad por la accioacuten de los factores del clima principalmente las lluvias los vientos y las temperaturas altas que acceden al suelo La ausencia de la proteccioacuten del suelo que brinda el follaje de la vegetacioacuten hace menos resiliente el suelo frente al cambio climaacutetico
Figura 81 Talud vial afectado por erosioacuten Las lluvias torrenciales adquieren la energiacutea para labrar el talud en forma de surcos de erosioacuten el viento modela las formas redondeadas En el pie del talud se depositan los sedimentos producidos por la erosioacuten (Carlos E Escobar P)
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Otros procesos principales de remocioacuten de suelo son los movimientos en masa y los procesos de transporte en masa y cada uno es dominante en ambientes especiacuteficos
La mayor parte de nuestros conocimientos sobre los mecanismos de erosioacuten y sus tasas correspondientes se basan en el trabajo del Servicio de Conservacioacuten de Suelos de los Estados Unidos El enfoque del SCS siempre ha sido pragmaacutetico y sus predicciones en cuanto a tasas de erosioacuten se han concentrado en torno al desarrollo y extensioacuten de la Ecuacioacuten Universal de Peacuterdida de Suelos (EUPS) Los puntos tanto fuertes como deacutebiles de la EUPS se hallan en la estimacioacuten de la erosioacuten como producto de una serie de variables vinculadas con la precipitacioacuten el grado y longitud de la pendiente los factores edaacuteficos y agroloacutegicos y los usos del suelo
La erosioacuten hiacutedrica es propia de laderas e incluye el impacto de las gotas de lluvia que desprende el suelo por salpicadura lo compacta reduce la infiltracioacuten estimula la escorrentiacutea y la capacidad hidraacuteulica del flujo superficial con capacidad de acarreo de sedimentos
La comprensioacuten del fenoacutemeno se soporta en la hidrologiacutea en la hidraacuteulica y en las propiedades del suelo (cohesioacuten y tamantildeo de las partiacuteculas) la hidrologiacutea del suelo permite determinar las tasas de infiltracioacuten y el porcentaje de retencioacuten del agua por el suelo la hidraacuteulica del suelo permite conocer las cualidades del suelo para dejar pasar flujos de agua por sus poros y la capacidad hidraacuteulica de las aguas de escorrentiacutea para movilizar soacutelidos
La erosioacuten de suelos la peacuterdida de suelos y la acumulacioacuten de sedimentos son teacuterminos que tienen
distintos significados en la tecnologiacutea de la erosioacuten de suelos la erosioacuten de suelos es la cantidad bruta del suelo retirado por la accioacuten dispersante de las gotas de lluvia y por la escorrentiacutea La peacuterdida de suelo es el suelo desprendido de una pendiente determinada La produccioacuten de sedimentos es el volumen de suelo depositado en un punto que estaacute bajo evaluacioacuten
82 Erosioacuten hiacutedrica Es la erosioacuten por agua lluvia y comprende la erosioacuten por el impacto de las gotas sobre el suelo desnudo la accioacuten hidraacuteulica de las aguas de escorrentiacutea con capacidad de
movilizar y transportar las partiacuteculas de suelo y modelar el relieve
a Saltacioacuten pluvial El impacto de las gotas de lluvia en el suelo desprovisto de vegetacioacuten desaloja y moviliza el suelo fino El impacto compacta el suelo disminuye la permeabilidad estimula la escorrentiacutea y contribuye al poder de erosioacuten del agua de escurrimiento
b Escurrimiento superficial difuso Comprende la erosioacuten laminar en aacutereas desprovistas de vegetacioacuten afectadas por la saltacioacuten pluvial y ocurre cuando la velocidad del agua es menor de 30 cmseg-1
c Escurrimiento superficial concentrado Se produce en surcos de erosioacuten (canales bien definidos y pequentildeos figura 81) y en caacutercavas que son canales o zanjones de mayor dimensioacuten Cuando el
Figura 82 Morfologiacutea del suelo caracteriacutestica de la accioacuten de la erosioacuten pluvial La grava sirve de escudo al suelo y lo protege de la energiacutea del agua (Carlos E Escobar P)
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flujo se hace turbulento la energiacutea del agua adquiere la capacidad de labrar canales paralelos o anastomados llamados surcos cuando estos se profundizan y ampliacutean evolucionan a caacutercavas por las que circula agua concentrada durante y poco despueacutes de los aguaceros movilizando grandes voluacutemenes de material
d Escurrimiento subsuperficial Las aguas infiltradas ocasionan la tubificacioacuten del suelo hasta formar cavidades cuando las fuerzas de filtracioacuten superan la resistencia del suelo Es propio de suelos dispersivos o de formaciones calcaacutereas
Aspectos relacionados con la erosioacuten hiacutedrica que deben considerarse
1 Las geoformas denudativas creadas por la erosioacuten
2 Los fenoacutemenos dinaacutemicos asociados al transporte de las partiacuteculas
3 La sedimentacioacuten y colmatacioacuten de los valles de los cauces
821 Valoracioacuten del efecto de la erosioacuten hiacutedrica se Utiliza
aEKQR (81)
En donde QR es la erosioacuten por lluvia K un coeficiente de proporcionalidad E la energiacutea cineacutetica de la lluvia y a una constante que depende del tipo de suelo (baja en arcillas y alta en arenas)
)()( CPLSKRA (82)
En donde 30IER (83)
La ecuacioacuten (82) presenta los factores maacutes importantes para el control de la erosioacuten A Es el promedio de peacuterdidas de suelo en TonHa R = EI30 es el factor de lluvia expresado como el producto de la energiacutea de una lluvia con la intensidad I30 de 30 minutos K es el factor de erodabilidad del suelo (funcioacuten del tipo de suelo) LS es la longitud de la pendiente y magnitud de la misma lo que
depende de la topografiacutea del terreno y C factor de uso del suelo (suelo aacuterido = 1 praderas = 01 bosque selva = 001)
83 Erosioacuten fluvial Es la erosioacuten que se presenta en los cursos de agua (quebradas y riacuteos) y se presenta cuando la fuerza tractiva del agua vence la resistencia que ofrecen e los materiales los moviliza en las formas de socavacioacuten lateral o de fondo Los procesos movilizan arcillas limos arenas gravas cantos y bloques en las formas de acarreo en disolucioacuten en suspensioacuten y en acarreo de fondo Los voluacutemenes movilizados por erosioacuten fluvial en cauces torrenciales son altos
TIPO ACCIOacuteN EFECTOS
EROSIOacuteN HIacuteDRICA La accioacuten de las aguas lluvias y de
Saltacioacuten pluvial Desalojo y dispersioacuten por gotas de lluvia
sum Impacto de la gota de agua
sum Reduccioacuten de la capa de infiltracioacuten
sum Destruccioacuten de los poros y de las fisuras del suelo expuesto
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escorrentiacutea con la contribucioacuten los agentes climaacuteticos sobre superficies inclinadas NOTA La accioacuten es estimulada en laderas (naturales) y taludes (construidos)
sum ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL DIFUSO
Erosioacuten laminar Arrastre uniforme de capas de suelo en distancias cortas
sum Escurrimiento de suelos limosos y arenosos
sum Es fuente importante de sedimentos
sum ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL CONCENTRADO
Surcos de erosioacuten El escurrimiento concentrado forma pequentildeos canales paralelos
sum Destruccioacuten de taludes y laderas
sum Alto aporte de sedimentos
sum Los canales se borran con perfilado y labranza
Caacutercavas Son zanjas profundas y amplias de gran tamantildeo difiacuteciles de controlar
sum Acentuar el relieve promoviendo otras formas de inestabilidad
sum Fuente importante de sedimentos
sum Correccioacuten de alto costo
EROSIOacuteN INTERNA Por flujo subterraacuteneo
sum ESCURRIMIENTO SUBSUPERFICIAL
Tubificacioacuten y cavernas Debilitamiento interno
sum Puede originar manantiales caacutercavas y hundimientos
EROSIOacuteN FLUVIAL
Socavacioacuten de fondo
sum Profundiza el fondo de los cauces naturales
sum Desestabiliza las laderas
sum Progreso remontante
Socavacioacuten lateral sum Elimina el soporte de laderas
sum Amplia el lecho del cauce
Tabla 81 Proceso de erosioacuten hiacutedrica y su contribucioacuten a la inestabilidad
sum 84 Remocioacuten en masa
Son un conjunto de procesos debidos a la transportacioacuten directa de materiales por la accioacuten de la gravedad sin que medie un agente de transporte (hielo agua viento)
a Desplazamiento en masa Es la movilizacioacuten descendente del material en estado plaacutestico o elaacutestico del interfluvio hacia la vaguada y en forma raacutepida o lenta Estos fenoacutemenos son del dominio de la Mecaacutenica de Suelos
b Transporte en masa Son movimientos de raacutepidos a muy raacutepidos de mezclas viscosas de agua
y materiales teacuterreos que avanzan a lo largo de los cauces o sobre las depresiones del terreno y valles de salida de las corrientes El flujo viscoso se puede originar a partir de masas desplazadas y su estudio es del dominio de la Mecaacutenica de los fluidos
85 Montantildeas altas en Colombia e inestabilidad (A Florez)
Nuestras altas montantildeas presentan diferencia geomorfoloacutegica que es funcioacuten de condiciones bioclimaacuteticas ligadas al escalonamiento de altitudes
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Existen tres sistemas morfogeneacuteticos ligados al friacuteo actual y pasado cuyos pisos resultantes son Glaciar (G) periglaciar (PG) y de modelado glaciar heredado anteholoceno (MGH) ver figura 83
a Piso glaciar (G) 6REUHPVQPVHSUHVHQWDQsup3JODFLDUHV GHPRQWDxDacuteTXHVRQPDVDVGHhielo en movimiento En Colombia la neoglaciacioacuten terminoacute hace 11500 antildeos en periacuteodo histoacuterico se han deglaciado el Cumbal Chiles Pan de Azucar Puraceacute Santa Rosa Quindio y Cisne y los actuales relictos que suman menos de 100 Km2 son Huila Tolima Santa Isabel Ruiz y las Sierras Nevadas de Chita Santa Marta y Guumlicaacuten
Hoy retroceden y pierden espesor los nevados las grietas glaciares aumentan y esta dinaacutemica implica
aportes de agua raacutepida y arrastres de sedimentos a los pisos inferiores como tambieacuten modificacioacuten de la frontera entre pisos que va en ascenso por inestabilidad del sistema
b Piso periglaciar (PG) Entre 3800 m y 4700 m sobre el nivel del mar Estaacute la faja amortiguadora de los glaciares pero este piso no necesariamente exige la presencia de un glaciar aunque siacute las condiciones de altitud y latitud para los procesos de friacuteo y alternancia diaria o estacional del ciclo hielo plusmn fusioacuten La ausencia de cobertura vegetal y de suelo es casi total excepto en los niveles inferiores
Los procesos son escurrimiento difuso y concentrado (por hieloplusmndeshielo) reptacioacuten por hielo de exhudacioacuten transportes eoacutelicos (deflacioacuten) gelifraccioacuten de rocas descamacioacuten de rocas coladas de barro por fusioacuten de nieve y colmatacioacuten de lagunas con sedimentos
El sistema morfogeneacutetico evidencia inestabilidad (migracioacuten)
c Piso del modelado anteholoceno (MGH) En la gran glaciacioacuten los hielos modelaron hasta los 3000 msnm en Colombia creando circos valles en U y cubetas de sobreexcavacioacuten y dejando
Figura 83 Sistemas morfogeneacuteticos
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morrenas y depoacutesitos fluvioglaciares Hoy estos modelados cuentan con cobertura vegetal abundante y suelos orgaacutenicos espesos El piso comprende al paacuteramo y parte del bosque altoplusmnandino
El modelado es abundante en cubetas de socavacioacuten glaciar (hoy como lagunas o pantanos) Es el piso vital para las cuencas hidrograacuteficas primarias El sistema es muy estable hoy y soacutelo presenta procesos menores como sofucioacuten en formaciones superficiales porosas solifluccioacuten en suelos muy huacutemedos diseccioacuten por escurrimiento superficial y moderada reptacioacuten
La dinaacutemica descrita es referida a condiciones exclusivamente naturales pero la accioacuten antroacutepica de las uacuteltimas deacutecadas ha llevado a este escenario quemas deforestacioacuten y actividades agropecuarias El suelo asiacute estaacute expuesto a la erosioacuten y pierde capacidad de infiltracioacuten (factores que repercuten en el ecosistema general)
86 Dinaacutemica fluvial
La velocidad de una corriente fluvial viene expresada por
RICv (84) siendo P
AR (85)
En donde C = coeficiente de rugosidad del lecho R el radio hidraacuteulico (que es el cociente AP) e I la pendiente (CHEZY plusmn EYTELWEIN)
Tambieacuten se puede expresar el aacuterea de la seccioacuten en funcioacuten del caudal Q y llevar el resultado de (85) a (84) para obtener
IPv
QCv
(86) (aquiacute se hizo
P
vQ
R
)
Transformando (86) para despejar n
3
2
P
AQCv (87) (
nC
1 n = coeficiente de Manning)
Con (87) queda claro que la velocidad de la corriente no es constante en toda la seccioacuten inundada
La velocidad media de la corriente es tan solo entre 610 a 810 de la velocidad maacutexima la que no necesariamente estaacute en el centro de la corriente sino que oscila pasando de una a otra orilla y en la vertical se sumerge algo
Figura 85 Aacuterea de la seccioacuten y periacutemetro mojado de un flujo en un cauce natural
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87 Hidrotecnia y cuenca
El fenoacutemeno torrencial supone caudales soacutelidos y crecidas repentinas la carga de soacutelidos lo hace en suspensioacuten y como acarreo La carga de acarreo proviene de la erosioacuten del cauce y la carga de suspensioacuten se origina en la erosioacuten de laderas (hiacutedrica)
Pero la corriente transporta acarreos de acuerdo al caudal y eacuteste depende del estado de la cuenca ambos tienen una relacioacuten de causalidad los caudales altos generan altos voluacutemenes de acarreos y la erosioacuten del cauce es intensa y los caudales regulados movilizan bajos voluacutemenes de soacutelidos y la erosioacuten del lecho es moderada
Las obras de ingenieriacutea hidraacuteulica utilizadas en el control de la torrencialidad de una corriente se soportan en la restauracioacuten forestal de la cuenca al incrementar el volumen del follaje de hojarasca y de plantas herbaacuteceas se estimula la infiltracioacuten del agua en el suelo y la retencioacuten provisional de las aguas pluviales y de las aguas de escorrentiacutea que acceden a la corriente y con ellas la regulacioacuten hidroloacutegica de la cuenca Una regulacioacuten deficiente trae como consecuencia el secamiento de los riacuteos en verano y las crecientes severas en inviernos
871 Restauracioacuten bioloacutegica de la cuenca
La correccioacuten torrencial y el control hidroloacutegico en las laderas son acciones complementarias ambas estaacuten orientadas hacia la estimulacioacuten de la vegetacioacuten y a la regulacioacuten del agua pluvial y de escorrentiacutea en laderas el incremento de la infiltracioacuten y de los tiempos de concentracioacuten de las aguas sugiere acciones de conservacioacuten de la vegetacioacuten su mejora y plantacioacuten de nuevas plantas El
Figura 86 Hjulstrom (1935) Relacioacuten entre el diaacutemetro de las partiacuteculas y la velocidad de erosioacuten y
sedimentacioacuten
01
1
10
100
1000
0001 001 01 1 10
Ve
locid
ad
(cm
seg
-1)
Diaacutemetro de la partiacutecula (mm)
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establecimiento de vegetacioacuten es prioritario y distancia entre plantas y la siembra de especies herbaacuteceas que fortalecen el sotobosque permiten un sistema eficiente en la intercepcioacuten y la regulacioacuten de las aguas Se prefieren plantas de morfologiacutea variada y portes diversos con niveles arboacutereos arbustivos y herbaacuteceos de plantas nativas que contribuyen el equilibrio ecoloacutegico y cuando se establece la fauna se estimula la sucesioacuten vegetal
872 Hidroteacutecnia y cauce
La correccioacuten de un cauce torrencial estaacute orientada a controlar procesos de erosioacuten transporte y depoacutesito de los soacutelidos del lecho y de las maacutergenes
(OGLQDPLVPRWRUUHQFLDODSDUHFHOLJDGRDODWHQVLyQWUDFWLYDsup3tacuteTXHHVDTXHOODGHDGTXLHUHODFRUULHQWHpara movilizar y transportar acarreos Estaacute dada por la siguiente relacioacuten
t =gw acute RacuteS (88)
En donde gW es el peso especiacutefico de la corriente R el radio hidraacuteulico y S la pendiente o gradiente hidraacuteulico (liacutenea de energiacutea)
$HVDWHQVLyQWUDFWLYDsup3tacuteVHRSRQHHOPDWHULDOFRQVXSHVRLQHUFLDIriccioacuten etc generando una resistencia dada por la tensioacuten crtWLFDsup3t0acute
t 0 = K acute gs -gw( )acuted50 (89)
En donde K es un coeficiente que se determina experimentalmente y gS el peso especiacutefico de los materiales acarreados (gS - gW) es gpara
La calificacioacuten del estado torrencial se haraacute en secciones homogeacuteneas comparando t y t0 es decir tensioacuten tractiva Vs tensioacuten criacutetica del contorno Ademaacutes gW gt 1 cuando la corriente tiene materiales en suspensioacuten
873 Control vertical y pendiente de compensacioacuten IC
Cuando t gt t0 los lechos se profundizan y los macizos de las maacutergenes se desestabilizan Asiacute las estructuras transversales ofrecen soluciones simples y eficaces Estas obras forman diques de consolidacioacuten a modo de presas Sea R el radio hidraacuteulico y n el coeficiente de rugosidad (1C)
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874 Control horizontal
La rectificacioacuten del eje hidraacuteulico procede cuando los caudales circundantes adquieren tensiones tractivas que superan las tensiones resistentes del material del contorno
Tanto la erosioacuten como la sedimentacioacuten son comunes en los cuerpos de agua con reacutegimen fluvial y se presentan acentuadas en los tramos donde la fuerza centriacutefuga que adquiere la corriente en las
curvas excava el lecho externo de la curva del cauce mientras que la margen interna se sedimenta
El proceso no logra equilibrar las tensiones totalmente en razoacuten a que la erosioacuten y la sedimentacioacuten hacen inestables los meandros y el cauce migra lateral obligando la ejecucioacuten de obras longitudinales para el control horizontal de la corriente
La proteccioacuten de maacutergenes puede lograrse con barreras continuas dotadas de materiales resistentes a la erosioacuten como muros de hormigoacuten mamposteriacutea hidraacuteulica muros flexibles de gaviones o escolleras de materiales de mayor diaacutemetro que el del lecho o mediante plantaciones y recubrimientos vegetales
875 Emplazamiento de obras
Diques de retencioacuten Se emplazan aguas arriba de las aacutereas que pueden sufrir dantildeos aprovechando las gargantas estrechas del cauce aprovechando los ensanchamientos para construir trampas de sedimentos
Figura 88 Dinaacutemica horizontal de un cauce
Figura 89 Rectificacioacuten con espigones
Figura 87 Correccioacuten de la pendiente de un cauce
Seccioacuten antes
Seccioacuten despueacutes
DiqueDique
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Diques de consolidacioacuten Son obras utilizadas para consolidar las laderas marginales Se construyen emplazados de tal manera que en la seccioacuten transversal media del deslizamiento sea soportada por una cuntildea de relleno suficiente para contener la ladera
Espigones Su longitud LT es h pound LT pound B4 Si se le da empotramiento en la margen = 025 LT El aacutengulo con el eje de la corriente 70deg - 90deg Su separacioacuten depende del LT del primero del aacutengulo con la orilla de aguas abajo En curvas SP pound 8LT y en rectas SP pound 6 LT (medida econoacutemica) pero
tambieacuten 51LT pound SP pound 63LT Si el riesgo es alto SP = 4 LT Deben tener pendiente hacia el riacuteo entre 5 - 25 y profundidad suficiente para prevenir su socavacioacuten
Ejercicio 81 erosioacuten por cambio de uso del suelo Se tiene un claro despejado con tractor para un
proyecto de ingenieriacutea a) Discutir los problemas y expectativas de erosioacuten b) Valore los efectos del proyecto c) Concluya
A = RK (LS) CP = EROSIOacuteN (1)
a) Discusioacuten Los factores R de lluvia y K de erodabilidad del suelo no cambian por las adecuaciones del lote que se desea construir Entonces
EROSIOacuteN = (LS) CP (2)
En la parcela las condiciones topograacuteficas (LS) el uso del suelo y las praacutecticas de conservacioacuten seraacuten alteradas El movimiento de tierra con el tractor modifica la longitud e inclinacioacuten de la pendiente y en general el resultado es que el factor (LS) aumenta Los cambios en la vegetacioacuten WDPELpQ VRQ HYDOXDEOHV HQ HVWH FDVR sup3ampacute DXPHQWD ODV FRQGLFLones de conservacioacuten sup33acutedependeraacuten del disentildeo y concepcioacuten del proyecto
b) Valoracioacuten del efecto erosivo con base en (2) (para P = 1 = constante)
Condicioacuten Modificacioacuten prevista
(LS) Pendientes antes del modelado 5deg 5deg 9deg LS = 056 (LS) Pendientes luego del modelado 12deg 12deg 9deg LS = 134 C Antes de la tala C = 02 C Despueacutes de la tala C = 10
Aplicando (1) bajo los anteriores presupuestos (P = 1 = constante)
EROSIOacuteN antes de la construccioacuten RK (056)(02) = 113 RK
EROSIOacuteN despueacutes de la construccioacuten RK (134)(10) = 1340 RK
c) Conclusioacuten La erosioacuten en el lote se incrementaraacute cerca de 12 veces Se requiere en consecuencia incluir medidas para el control de la erosioacuten haciendo que P = 03 plusmn 04 y logrando que el incremento de la erosioacuten sea soacutelo de unas 4 veces
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Ejercicio 82 En un cauce erosionado se toman los siguientes datos Peso especiacutefico del fluido gf = 111 Tonm3 altura de la laacutemina de agua hf = 025m pendiente del lecho J0 =17 gravedad especiacutefica de los soacutelidos GS = 265 Ademaacutes la granulometriacutea adjunta del material del lecho (WT = 3000 gr) con su geometriacutea (subiacutendices y figura E2) y velocidad V1 de flujo Si se hace la correccioacuten con diques de consolidacioacuten y establecimiento de vegetacioacuten (gf = 100 tonm3) ampliando la seccioacuten del cauce (subiacutendices 2) y rebajando la pendiente al 8
Hallar las tensiones tractivas para d50 y criacuteticas 1 y
2 y calculas las profundidades de socavacioacuten S1 y S2 Analice los cambios hidroteacutecnicos
Se tiene Q = 292 m3s y V2 = 296 ms
Solucioacuten a) De la granulometriacutea d10 = 4mm d30 = 28mm d50 = 41mm d60 = 45mm CU = 1125 CC = 436
El rango de intereacutes granulomeacutetrico seaacute GHO7 ograveparaparaDO7 1
De consideraciones hidraacuteulicas se han obtenido Q V1 V2 K m y n
b) Caacutelculo de tensioacuten tractiva t y tensioacuten criacutetica tC (K = 0047)
200320041000165204705022
200300041010165204705011
202008022200012222
205017025001011111
mTTdfSKC
mTTdfSKC
mTTJhf
mTTJhf
--
--
ggt
ggt
gt
gt
c) Caacutelculo del diaacutemetro de equilibrio d1 50 y d2 50 (La condicioacuten es tC = t Foacutermulas 81 y 82)
m
fSK
CdC
m
fSK
CdC
2600016520470
020
2
250
222
6801016520470
050
1
150
111
-
-
-
-
gg
ttt
gg
ttt
En la situacioacuten nueva (2) cantos de f gt 26 cm resultan estables En la situacioacuten anterior (1) se movilizaban cantos mayores (f lt 69 cm)
Granulometriacutea
Tamiz W ret (gr) pasa
75 500 833
63 550 650
50 650 433
375 450 283
28 350 166
20 150 116
14 150 66
10 50 49
63 100 16
63 50 -------
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d) Oferta de la granulometriacutea del cauce (Diaacutemetro medio dm en el rango sugerido de los cinco tamices)
mmiPd
dm
TW
iW
iP
mmid
287100
3585149
100
1
3583000
650450350150150
514950537282014
e) Caacutelculo de socavacioacuten (Si)
Partimos del tirante H que es la altura de la columna de agua maacutes la socavacioacuten (H = h + S)
X
dm
hH
Iacute
11
280680
6671
b
a
Condiciones iniciales
h1 = 0250m Be 1 = 3m A1 = 0625m2
mhHS
mH
BePm
Q
mBe
APm
392025006420111
6420
7700
280287001680
667125004713
1
471313
66712080
952
6671
11
20803
6250
1
11
--
Iacute
ma
Condiciones finales
Interpolacioacuten para X
X = f(Y)
77001
12980
0090318
300290
4060
-
-
XX
YY
El valor de X es de tablas
Asumimos b m n
b = 100 = factor que depende de la probabilidad de Q
m = 100 = Coeficiente de contraccioacuten plusmn sin obstaacuteculos
n = 0035 Manning
21
32
1
donde
3952
Jhn
V
smVAQ
sm
A
QV
sm
A
QV
9929870
952
22
7246250
952
11
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h2 = 0222m Be 2 = 489m A2 = 0987m2
mhHS
mH
mBe
APm
171022203930222
3930
7700
280287001680
667122206798
2
6798
18946671
2020
952
2
2020894
9870
2
22
--
Iacute
a
Resumen y anaacutelisis
b T H J t tC dm S V Pm SECCIOacuteN 1 2 3 0250 17 005 00030 872 0392 472 312 SECCIOacuteN 2 4 489 0222 8 002 00032 872 0171 209 499
100i
iF -D +100 +63 -112
-592
-60 +67 -54 -366 +569
szlig Disminuye la velocidad porque aumenta el periacutemetro mojado Pm
szlig Disminuye la pendiente J se ampliacutea B aumenta t y disminuye h
szlig Se controla la erosioacuten porque disminuye t y aumenta tC
szlig La reduccioacuten de V y el aumento de Pm explican la menor socavacioacuten S
szlig Las medidas de reforestacioacuten permiten retirar los soacutelidos de la corriente
szlig Con las variaciones en t y tC el cauce toma una nueva configuracioacuten El nuevo d50 de equilibrio es menor al dm que ofrece el cauce
szlig La erosioacuten del lecho compromete maacutes raacutepidamente los finos lo que trae como consecuencia el cambio de la rugosidad
szlig La profundidad para la cimentacioacuten del dique debe ser superior a H2 = 0392 m para prevenir su socavacioacuten
szlig Aguas abajo del dique se observaraacute un cauce sin finos con una granulometriacutea gruesa porque el agua que ha perdido carga de finos los tomaraacute aguas abajo del dique
szlig Aguas arriba del dique se observaraacute un excedente de finos en virtud a un proceso de sedimentacioacuten que iraacute progresando hacia aguas arriba por el cambio de nivel de base de la corriente
szlig El acorazamiento del cauce es el fenoacutemeno con el cual responde la corriente ya desprovista de finos aguas abajo Se trata de un cauce con un lecho de alta rugosidad
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DOCUMENTOS DE COMPLEMENTO ON LINE
Eje Cafetero cambio climaacutetico y vulnerabilidad territorial Duque Escobar Gonzalo Ortiz Ortiz Doralice Veacutelez Upegui Jorge Juliaacuten Especializacioacuten en Geografiacutea Universidad Nacional de Colombia y Universidad Catoacutelica Luis Amigoacute el 8deg Congreso Internacional por el Desarrollo Sostenible y el Medio Ambiente CIMAD- de la Universidad de Manizales
Caldas en la biorregioacuten cafetera XTXH(VFREDURQ]DOR)RURsup33RUODHIHQVDGHOPatrimonio Puacuteblico las Fuentes de Empleo y el Bienestar de loVampDOGHQVHVacute8GHampDOGDV
Calentamiento global en Colombia Duque Escobar Gonzalo (2011) In El Diacutea Mundial del Medio Ambiente Junio 6 de 2011 IUC
Geomecaacutenica de las laderas de Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio Murillo Loacutepez Cristina (2009) )RURsup3estioacuten del Riesgo por InestabilidDGGH7HUUHQRVHQ0DQL]DOHVacute
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Manizales 13 de agosto de 2009
Geotecnia para el troacutepico andino Escobar Potes Carlos Enrique Duque Escobar Gonzalo Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales
Tuacutenel Manizales Duque Escobar Gonzalo Duque Escobar Eugenio (2010) Ponencia presentada en el XIII Congreso Colombiano de Geotecnia Sociedad Colombiana de Geotecnia-UN De Colombia Manizales 2010
LECTURA 8 EL DESASTRE DE ARMERO POR LA ERUPCIOacuteN DEL RUIZ
Imagen de portada Fotografiacutea del Volcaacuten Nevado del Ruiz por Jaime Duque Escobar httpenscientificcommonsorg
HIPOacuteTESIS PARA EL PREFACIO
Una vez maacutes estas notas para conmemorar una dolorosa fecha como la destruccioacuten de Armero con la intencioacuten de hacer una lectura de la coyuntura previa a la erupcioacuten del Ruiz del 13 de noviembre de 1985 de la que se deriven lecciones a partir de las experiencias cientiacuteficas en torno a un desastre que seguacuten mi conviccioacuten pudo ser por lo menos mitigado a pesar de que para entonces el
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Estado no contaba con poliacuteticas ambientales ni de planificacioacuten ligadas a la dimensioacuten de los riesgos y que nuestra sociedad tampoco habiacutea desarrollado esa cultura que demanda la apropiacioacuten del territorio buscando su adaptacioacuten a las amenazas naturales
Al estar desprovistos de instrumentos que proveyeran la capacidad efectiva de intervenir se dejoacute a su suerte a decenas de miles de pobladores expuestos y en sumo grado vulnerables sobre un escenario severamente amenazado por una erupcioacuten claramente anunciada y donde las acciones locales y nacionales de los diferentes actores sociales resultaron asimeacutetricas fraccionadas e
insuficientes
Si bien ese es el fundamento de la hipoacutetesis que presento a mi juicio existieron otros factores contribuyentes cuya intervencioacuten pudo desmovilizar o neutralizar de forma oportuna los precarios activos del Estado dispuestos para prevenir la tragedia
Entre ellos las ideas que me asaltan discutibles si se quiere por quedar en el plano de las impresiones es que pudieron maacutes los intereses locales de quienes preocupados por la economiacutea UHFODPDEDQODsup3GHVJDOHUL]DFLyQacuteGHODFLXGDGplusmn teacutermino ahora aplicado en Pasto frente a las crisis del volcaacuten Galeras- y la irresponsabilidad de funcionarios claves justificaacutendose en flacas y tardiacuteas acciones que desatendieron las oportunas recomendaciones de calificados expertos de UNDRO para terminar calificando de apocaliacuteptico el clamor de notables liacutederes locales entre otros factores que finalmente restringieron al aacutembito acadeacutemico las inequiacutevocas sentildeales del volcaacuten tales como la cenizada del 11 de septiembre de 1985 ademaacutes de la informacioacuten obtenida de la historia eruptiva del volcaacuten y del mapa preliminar de amenazas elaborado un mes antes de los acontecimientos entre otras tareas asiacute provinieran de un grupo inexperto del que hicimos parte al lado de varios compantildeeros que hoy faltan tras haber entregado su vida en acciones cientiacuteficas al servicio de la sociedad
En dicha historia la del volcaacuten el insigne investigador Jesuacutes Emilio Ramiacuterez SJ en su obra Historia
de los Terremotos de Colombia (1983) describiacutea las erupciones del Ruiz de 1595 y 1845 dando cuenta de sendos flujos de lodo que se esparcen en el valle de salida del Lagunilla hechos que coincidiraacuten con lo acaecido en 1985 soacutelo que para entonces no existiacutea la poblacioacuten de Armero la que fuera fundada en 1895
Los trabajos de Darrel Herd (1974) sobre vulcanismo y glaciacioacuten del complejo volcaacutenico sumados a los de Franco Barberi para la investigacioacuten del proyecto geoteacutermico del cual participeacute definitivamente le daban cimientos a las proyecciones del riesgo derivadas del reconocimiento histoacuterico del Padre Ramiacuterez
Si bien el motivo que nos congrega en cada efemeacuterides es reflexionar para construir como colectivo mi aporte partiraacute de lo que ya he consignado hace diez antildeos para similar propoacutesito en sup3DVOHFFLRQHVGHOYROFiQGHO5XL]DORVDxRVGHOGHVDVWUHGH$UPHURacuteGHQXHYDVreflexiones hechas a partir de la lectura de los desastres naturales que continuacutean surgiendo en la geografiacutea de nuestro convulsionado paiacutes ademaacutes de las experiencias ya vividas con la coyuntura volcaacutenica en los dramaacuteticos sucesos de 1985 e incluso las acumuladas desde el antildeo 1979 cuando participaba de las investigaciones del potencial geoteacutermico del complejo volcaacutenico Ruiz Tolima
EL ALBA DE LA COYUNTURA
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Craacuteter Arenas del Volcaacuten Nevado del Ruiz Ingeominas
Para empezar un poco de historia sobre los antecedentes correspondiente a un primer periacuteodo de esas inequiacutevocas sentildeales entregadas por el volcaacuten el de los meses previos a la erupcioacuten freaacutetica
del 11 de septiembre de 1985 y en especial a la erupcioacuten magmaacutetica del 13 de noviembre de 1985
La reactivacioacuten del Volcaacuten Nevado del Ruiz se anuncia desde el 22 de diciembre de 1984 con ruidos y sismos locales olores a azufre y manchas amarillas en la nieve y las primeras advertencias llegan a Ingeominas iniciando 1985 con las recomendaciones de John Tomblin como responsable de la entonces Oficina de las Naciones Unidas para el Socorro en Caso de Desastres -UNDRO- invitado para el caso a Colombia Dos meses despueacutes se publica la noticia en el diario local La Patria donde se dan a conocer los hechos advirtiendo que la actividad de las fumarolas no era motivo de alarma
El 23 de marzo de 1985 realizamos un seminario abierto y concurrido en el Aula Maacutexima de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales en el que se informa sobre una reactivacioacuten del Volcaacuten sus erupciones histoacutericas y los riesgos y los posibles eventos esperados frente a una erupcioacuten
Todo esto se consigna en el Boletiacuten de Viacuteas y Transportes Nordm53 donde se publica el resultado de una labor cientiacutefica previa adelantada en el volcaacuten por nuestro grupo de trabajo compuesto por expertos voluntarios profesores de las universidades Nacional y de Caldas y miembros del Departamento de Geotermia de la Central Hidroeleacutectrica de Caldas CHEC labor cuyo propoacutesito era mapear el craacuteter activo describir la actividad fumaroacutelica generar una informacioacuten adecuada para dar respuesta a las crecientes inquietudes de la comunidad y sugerir lo que fuera del caso
En mayo se recibe la visita del cientiacutefico Minard Hall como delegado de UNDRO quien reclama de nuevo la atencioacuten a las anteriores recomendaciones de dicha organizacioacuten expresa su preocupacioacuten por la persistente actividad del Ruiz y de paso sentildeala la necesidad de acometer una gestioacuten para la atencioacuten oportuna del riesgo priorizando las zonas habitadas tras mostrarnos en el lugar el potencial de flujos de lodo del edificio volcaacutenico asociado a la presencia de los glaciares y materiales de arrastre disponibles
En julio cuando ya se empieza a percibir el olor a azufre en Manizales luego de intentar infructuosamente durante los meses precedentes obtener unos sismoacutegrafos para iniciar el monitoreo del Volcaacuten y de haber recurrido al Cuerpo Suizo de Socorro para conseguirlos por otra
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viacutea gracias a una gestioacuten iniciada por Hans Meyer se establece Ingeominas aportando los cuatro sismoacutegrafos y justificando su tardanza en la dificultad que tuvo para conseguir las piezas de repuesto el hecho en siacute y la precaria justificacioacuten permiten mostrar la importancia que se le daba al asunto en Bogotaacute
En agosto llega el cientiacutefico Bruno Martinelli como respuesta del Cuerpo Suizo de Socorro a una solicitud del Gobernador de Caldas y del alcalde de Manizales tras un mes de preparativos en el cual se decidioacute desarrollar la tecnologiacutea buscando adaptar los sismoacutegrafos para operar en
ambientes a temperaturas bajo cero grados lo que suponiacutea hacer uso de la electroacutenica militar Indudablemente estos meses perdidos al lado de la inexperiencia que nos asistiacutea seraacute una de las causas maacutes relevantes en el traacutegico desenlace de los acontecimientos
Para informacioacuten de ustedes varios de los que actuaacutebamos eacuteramos de alguacuten modo parte del equipo organizado desde 1979 por Ariel Ceacutesar Echeverri con la misioacuten de investigar el potencial geoteacutermico del Ruiz la mayoriacutea ingenieros con 500 horas de instruccioacuten en Geofiacutesica entre los antildeos 1983 y 1984 impartida por eminentes profesores de las escuelas italianas de Naacutepoles y Pisa y dos entre los miembros del grupo con estudios en Geotermia Del equipo haciacuteamos parte entre otros Neacutestor Garciacutea Parra QEPD la geoacuteloga Marta Luciacutea Calvache y Bernardo Salazar Arango como miembros del Departamento de Geotermia de la CHEC ademaacutes del grupo de geoquiacutemica de aguas termales de la Universidad Nacional liderado por la Profesora Adela Londontildeo Carvajal
LUCES Y SOMBRAS DE LA TRAGEDIA
Extensioacuten espacial de los eventos del V N del Ruiz en 1985 Fuente wwwtulaneedu
Estando presto a salir Bruno Martinelli para Suiza quien un mes antes habiacutea cambiado un volcaacuten de Aacutefrica el Niragongo por el Ruiz este geofiacutesico de enorme dimensioacuten humana debioacute esperar para la evaluacioacuten de la informacioacuten sismoloacutegica recogida en los entornos del antiguo refugio del Ruiz donde se hospedaba porque al medio diacutea de ese 11 de septiembre se produce una erupcioacuten freaacutetica en el craacuteter Arenas cuyas cenizas llegan a Manizales para despejar las dudas de los maacutes esceacutepticos
Confieso que si bien desde 1979 estaacutebamos investigando el tema de los volcanes el evento nos llevoacute a esa extrantildea dimensioacuten que sentildeala Leacutevi Strauss en Tristes Troacutepicos porque frente a semejante fenoacutemeno estaacutebamos como quien cree saber de un extrantildeo lugar porque colecciona sus imaacutegenes al que no ha viajado para sentir su compleja naturaleza y experimentar su caraacutecter
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Esta erupcioacuten temprana y desconocida que se hace sentir en la ciudad y genera pequentildeos flujos de lodo que cierran la viacutea a Murillo le da la connotacioacuten suprarregional al riesgo y sobre todo detona la ya aplazada confeccioacuten del mapa de amenazas del Ruiz De lo ocurrido en ella a finales de ese mes el equipo de Ingeominas pudo establecer no soacutelo la velocidad del pequentildeo flujo de lodo sino tambieacuten la certeza de su ocurrencia en caso de una erupcioacuten mayor dato importante para estimar el tiempo disponible para evacuar a Armero
Igualmente Ingeominas informa de un represamiento del Lagunillas en la vereda El Cirpe
consecuencia de actividades mineras un elemento aislado pero fundamental porque vincularaacute al imaginario de esos pobladores la amenaza temida con la suerte de Armero asiacute la magnitud de tal represamiento con tan solo 200000 m3 no compitiera en tamantildeo y alcance espacial con los voluminosos lahares histoacutericos
Tras el evento se crea el Comiteacute de Estudios Vulcanoloacutegicos de la Comunidad Caldense bajo la coordinacioacuten de Pablo Medina Jaramillo con la secretariacutea cientiacutefica de Joseacute Fernando Escobar Escobar como coordinador de Ficducal fundacioacuten que reuniacutea a las cinco universidades de Manizales y cuyas actas juiciosamente recolectadas dan testimonio de las actividades y esfuerzos de diferentes instituciones y autoridades de la ciudad buscando darle buen traacutemite a una preocupante crisis que no encontraba el eco esperado en el gobierno nacional Como ilustracioacuten cuatro meses antes de la cataacutestrofe aparece la famosa carta de la jefe de la Oficina de Relaciones Internacionales del Ministerio de Educacioacuten ofreciendo su mediacioacuten al gobernador de Caldas para que se le VROLFLWHSRUHVHFRQGXFWRDOD8QHVFRsup3HYLWDUTXHHOYROFiQGHO5XL]VHUHDFWLYHacute
A finales de septiembre ademaacutes del histoacuterico debate del parlamentario caldense Hernando Arango Monedero calificado de apocaliacuteptico en una respuesta del Ministerio que justifica con un paacutelido balance sus acciones insustanciales el citado Comiteacute que tambieacuten recibe las advertencias de UNDRO sobre la posible ocurrencia de flujos de lodo por el riacuteo Chinchinaacute entre otros eventos de
menor relevancia para Manizales conoce del Censo efectuado por Corpocaldas a lo largo del drenaje de sus tributarios y revisa una carta del Gobernador de Caldas para solicitarle al gobierno central acciones para atender la problemaacutetica En ese estado de cosas recuerdo haber solicitado incluir en ella tareas de preparacioacuten para la comunidad expuesta en las zonas de alto riesgo y llamar la atencioacuten al gobierno para proveer lo que se requiriera para atender los evacuados incluyendo entre ellos los que moran dentro de un radio de 10 Km y los pobladores de Armero ademaacutes de los censados
Para entonces los temidos tremores del volcaacuten identificados finalmente por Martinelli y reportados ahora por el equipo de sismologiacutea a juicio de eacuteste resultaban preocupantes la columna de vapor alcanzaba alturas sostenidas que superaban los 10 km y se implementaban estrategias informativas que haciacutean uso del manual de UNDRO para el debido manejo de las emergencias volcaacutenicas Ademaacutes la ya visible exacerbacioacuten de la actividad fumaroacutelica era interpretada por nuestro grupo de geoquiacutemica como evidencia de que se empezaban a generar los efectos decisivos previstos por W Giggembach sobre el tapoacuten del craacuteter Arenas y con ellos una posible reduccioacuten en la presioacuten del sistema que conduciriacutea a la erupcioacuten
EL ESTADO DE LA PREVISIOacuteN
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Versioacuten preliminar del mapa de amenazas Ingeominas y U de C
Entrado octubre aunque en tan corto tiempo son notables los avances alcanzados en la confeccioacuten del mapa de riesgos encomendado al equipo de geoacutelogos de Ingeominas y de la Universidad de
Caldas y por la implementacioacuten del modelo metodoloacutegico y teoacuterico propuesto por el Neo Zelandeacutes W Giggembach uacutetil para la evaluacioacuten de la dinaacutemica pre-eruptiva en funcioacuten de la volatilidad variable de los componentes gaseosos de los fluidos volcaacutenicos plusmn seguacuten su composicioacuten dependiese de carbono azufre o cloro - entre otros logros tambieacuten faltaba monitorear la topografiacutea del edificio volcaacutenico para advertir las posibles deformaciones causadas por incrementos en el campo de esfuerzos de darse el ascenso del magma
Entonces se concretan gestiones en el Comiteacute para satisfacer las deficiencias e incertidumbres sobre un proceso urgido de complementos instrumentales y conceptuales como son traer hasta Manizales a Franco Barberi desde Italia a Rodolfo Van der Laat desde Costa Rica y a Minard Hall desde Ecuador Esto se logra al igual que la traiacuteda de Darrel Herd del Servicio Geoloacutegicio de EE UU quien en concurrida conferencia en el Teatro 8 de Junio de la Universidad de Caldas desestima la ocurrencia de un desastre en caso de erupcioacuten a pesar de haber sentildealado en el Comiteacute la importancia de las tareas que haciacuteamos en virtud del riesgo existente
Iniciando la segunda semana de octubre aparece la versioacuten preliminar del Mapa de Riesgos Potenciales del Volcaacuten Nevado del Ruiz donde ademaacutes de consignarse la historia del Volcaacuten se sentildealan las amenazas entre las que se incluyen riadas gasopiroclaacutesticas a alta temperatura de alguna severidad con una probabilidad de 23 y alcance hasta los 20 km flujos de lodo de hasta medio centenar de metros de potencia dependiendo del nivel de riesgo de las zonas asignaacutendoles una probabilidad del 100 en caso de erupcioacuten importante riadas que alcanzaban en dicha cartografiacutea todas las zonas que efectivamente se bantildearon de lahares entre ellas Armero y tambieacuten caiacuteda de cenizas con igual probabilidad extendieacutendose solamente sobre una zona orientada hacia el noreste del craacuteter y que por lo tanto excluiacutea de caiacuteda de estos piroclastos transportados por el aire a sectores del occidente omisioacuten para la que sugerimos considerar esa posibilidad por el cambio de la direccioacuten de los vientos regionales entre el verano y el invierno relacionado con la dinaacutemica del
clima bimodal andino lo que se comprobaba con las cenizas del 11 de septiembre anterior y las que alcanzaron a Cartago en 1595
Aunque hubo discrepancias sobre las caracteriacutesticas de los flujos piroclaacutesticos relacionadas no solamente con la distribucioacuten y alcance de los eventos sino tambieacuten con la inclusioacuten de una erupcioacuten dirigida de aacutengulo bajo o blast inclusioacuten soportada en un depoacutesito asociado a una
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erupcioacuten de alta energiacutea que se observa sobre el talud de la viacutea a Murillo por ser a nuestro juicio un evento poco probable que ameritariacutea otro tipo de manejo siempre se consideroacute probable una erupcioacuten de entre 1 y 2 km3 con una columna eruptiva vertical y no de colapso dado el coeficiente explosivo de nivel moderado bajo del magma andesiacutetico del Ruiz a diferencia de lo que puede esperarse de uno daciacutetico de nivel moderado alto como el de Cerro Bravo o el Huila donde la columna eruptiva tiacutepica es de colapso y por lo tanto con nubes ardientes de mayor alcance
Entre tanto mientras las labores del monitoreo rudimentario continuaban seguiacuteamos confiados en
que a falta de un sistema telemeacutetrico el volcaacuten se anunciariacutea a distancia y en que uno de nuestros miembros que permaneciacutea en el lugar el Ingeniero Bernardo Salazar Arango exponiendo su vida para observar los sismoacutegrafos allaacute informariacutea en tiempo real por radio sobre cualquier evento de caraacutecter sorpresivo ambos volcaacuten y hombre cumplieron a cabalidad pero la uacuteltima sentildeal no fue suficientemente interpretada como tampoco las que ya habiacutea dado el volcaacuten anticipadamente desde horas de la tarde
Hasta aquiacute la corta extensioacuten espacial y temporal del monitoreo sismoloacutegico y geoquiacutemico donde gravitaba la falta de observaciones de otras variables fiacutesicas como las deformaciones que dependiacutean de medidas geodeacutesicas no implementadas y de unas observaciones morfoloacutegicas que al no ser sistemaacuteticas a causa de las dificultades y condiciones ambientales resultaban insuficientes todo este acerbo impediacutea generar una liacutenea base para el volcaacuten necesaria como instrumento para un diagnoacutestico adecuado y con suficiente aproximacioacuten para calificar el grado de anormalidad de los fenoacutemenos observados
Recuerdo coacutemo un diacutea antes de la erupcioacuten el grupo de geotermia descendioacute una vez maacutes y por uacuteltima vez al fondo del craacuteter Arenas para tomar otra muestra de los gases intentando capturarlos en las fumarolas antes de que emergieran y entraran en contacto con la humedad del aire para malograrse En esta riesgosa expedicioacuten que incluiacutea la tarea adicional de observar las eventuales
dinaacutemicas morfoloacutegicas no se reportaron cambios significativos del craacuteter
Pero al diacutea siguiente el de la erupcioacuten del 13 siendo las 730 PM cuando procediacuteamos a dar inicio al anaacutelisis geoquiacutemico en el Laboratorio de la Universidad Nacional observaacutebamos las muestras obtenidas con un aspecto turbio inquietante asunto eacuteste que sumado a los eventos preeruptivos del diacutea permite calificar la imposibilidad que teniacuteamos de aventurar un pronoacutestico
NOCHE DE MUERTE Y DESTRUCCIOacuteN
Armero 1985 armeroguayabal-tolimagovco
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
184
Y a los pocos diacuteas de haber concluido la elaboracioacuten del mapa de amenazas a pesar de la caiacuteda de cenizas que desde horas de la tarde afectaba a Armero de las llamadas al cuerpo de bomberos de la sup3ampLXGDGEODQFDacuteHIHFWXDGDGHVGHXQRde los municipios cordilleranos de haberse informado el inicio de la erupcioacuten por la doble viacutea que se esperaba la del volcaacuten y la del hombre los flujos de lodo estimados despueacutes en 100 millones de metros cuacutebicos que descendieron raudos desde los glaciares del volcaacuten nevado por las dos vertientes cordilleranas avanzaron arrasaacutendolo todo hasta alcanzar los poblados ubicados en los valles de salida de los riacuteos pero la poblacioacuten no fue
evacuada
Por la vertiente del Cauca las riadas de lodo tardaron maacutes de una hora hasta riacuteo Claro y parte de Chinchinaacute y por la del Magdalena unas dos horas hasta Armero transitando por la cuenca del Lagunillas y dos horas hasta las partes bajas de Mariquita primero para seguir luego a Honda por el Gualiacute En Armero los lahares masas donde participaron agua y soacutelidos casi por mitades cubrieron con 2 m de lodos unos 30 km2 del valle en varias direcciones incluida la del riacuteo Sabandija por el norte ajena a este drenaje
Y como me he preguntado ahora iquestpor queacute antes del 13 de noviembre no se produjo ninguna accioacuten ante la advertencia expresa de que en caso de una erupcioacuten Armero seriacutea borrado por una avalancha plusmn esto de conformidad con lo que el mapa oficial mostraba desde su primera versioacuten de inicios de octubre asiacute fuese preliminar -
Posiblemente el trabajo que emprendimos a la fecha fue tomado como un simple ejercicio acadeacutemico o tambieacuten la sistemaacutetica preocupacioacuten por la informacioacuten que se daba en la prensa dudosamente calificada de alarmista terminoacute con sus voces por apagar las luces de sensibles periodistas y por desmantelar una estrategia que pudo contribuir a la necesaria apropiacioacuten social del territorio para lograr la prevencioacuten del desastre
Calificados expertos de varios paiacuteses despueacutes de recopilar la informacioacuten sobre los antecedentes y
analizar loVKHFKRVFRLQFLGLHURQHQGHQRPLQDUORRFXUULGRFRPRsup3XQDFDWiVWURIHDQXQFLDGDacutemientras aquiacute unos y otros rompiacutean sus vestiduras amparados en la imposibilidad de predecir el comportamiento de un volcaacuten para decir que la suerte padecida por unos 25000 colombianos fue culpa de la indoacutemita naturaleza y olvidando de paso que los desastres no son naturales asiacute lo sean los eventos que los generan La erupcioacuten de 1595 tiene como antecedentes de importancia para estimar la duracioacuten de las fases preeruptivas del Ruiz que la identificacioacuten del volcaacuten por los conquistadores se hizo varias decenas de antildeos antes del paroxismo hacia 1540 en croacutenicas desde Anserma y Cartago y hacia 1553 en un mapa desde Victoria Caldas y Mariquita
En comparacioacuten con los eventos histoacutericos del Ruiz acaecidos en 1595 y 1845 la segunda entre las tres erupciones histoacutericas parece haber generado los mayores flujos de lodo y la de 1985 no solo fue la de los lahares maacutes modestos sino tambieacuten la erupcioacuten de menor magnitud por volumen de lava erupcionado Si por volumen la erupcioacuten del 19 de febrero de 1845 con unos dos km3 acumulados y vertidos tras 250 antildeos de calma volcaacutenica pudo duplicar el volumen erupcionado en 1595 para la actual erupcioacuten despueacutes de 140 antildeos de calma el volcaacuten podriacutea disponer de al menos 1 km3 de magma dado que lo se ha vertido ha sido solo una fraccioacuten de dicha unidad
Respecto a la erupcioacuten de 1845 esto la gran extensioacuten de la fase de calma que le antecede el tipo y caracteriacutestica de la erupcioacuten al tratarse de un evento de mayor volumen pero orientado y sin columna vertical notable sumado a que el volcaacuten no se anuncia con una actividad preeruptiva visible a distancia desde principios del siglo XIX son hechos que permitiriacutean inferir un taponamiento del craacuteter por aquella eacutepoca situacioacuten que no ocurre ahora donde el conducto del craacuteter Arenas funciona adecuadamente seguacuten lo ocurrido en el Ruiz desde 1985
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
185
En cuanto a los ambientes glaciares mientras las dos primeras erupciones citadas se dieron durante una pequentildea glaciacioacuten ocurrida entre 1550 y 1850 con picos friacuteos en 1650 1770 y 1850 lo que se explica por una baja actividad solar habraacute que tener en cuenta el actual deshielo donde los 29 km del manto de hielo del PNNN existente en 1979 se han reducido casi cuatro veces como consecuencia del calentamiento global fenoacutemeno global donde inciden factores antroacutepicos (emisioacuten de gases de invernadero y deforestacioacuten) y causas naturales (el incremento actual de la actividad solar) Ademaacutes si bien la erupcioacuten de 1985 fue calificada de subpliniana o de nivel 3 al haber
cobrado unas 25000 viacutectimas mortales queda la leccioacuten para no subestimar estos eventos dado que la del Ruiz (1985) con apenas 110 de km3 de magma vertido hasta ahora por el nuacutemero de vidas cobradas se ubica en el tercer lugar entre los desastres volcaacutenicos maacutes catastroacuteficos del siglo XX despueacutes del Tambora (1915) con 56000 y del Krakatoa (1883) con 36400 viacutectimas
Esto es hace 30 antildeos a pesar del compromiso de la comunidad cientiacutefica que asumioacute tareas del esfuerzo de la Cruz Roja y de la Defensa Civil locales en materia de prevencioacuten queda pendiente pagar un saldo que uacutenicamente se liquida sin volver a repetir la tragedia de Armero Y lo digo porque antes de la erupcioacuten del 13 de noviembre de 1985 previo al paroxismo de las 920 de la noche hora local desde las 305 de la tarde hubo emisiones de ceniza y antes del anochecer a modo de sentildeal premonitoria la arena volcaacutenica y fragmentos de poacutemez caiacutean sobre al poblado tolimense en un ambiente enrarecido por un extrantildeo olor azufrado
Todo porque alliacute como en otros lugares se careciacutea de una instruccioacuten precisa de unos medios miacutenimos y de unos procesos previos de preparacioacuten adecuados para que la poblacioacuten evacuara frente a un evento sorpresivo el que tambieacuten daba tiempo al menos para mitigar la desgracia Esto es la insuficiencia de la informacioacuten gravitoacute ya que no resultoacute suficiente la historia y que el mapa no se socializoacute tambieacuten faltaron las instrucciones y el protocolo para evacuar sentildealando el por queacute cuaacutendo coacutemo y a doacutende ir por lo menos e incluso los simulacros del caso como parte de la informacioacuten intangible
EPIacuteLOGO
Armero antes y despueacutes del desastre en UN-Perioacutedico
Luego de los sucesos de Armero cuando se dan las frecuentes noticias sobre las crisis en los volcanes Galeras Huila y Cerro Machiacuten ademaacutes de las del Ruiz no dejamos de preocuparnos a pesar de saber que nuestros cientiacuteficos de Ingeominas estaacuten altamente capacitados que se hayan hecho estudios sobre el riesgo y que se tienen mapas de amenaza y un eficiente sistema de monitoreo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
186
Esto porque a pesar de la existencia de un Sistema Nacional de Prevencioacuten y Atencioacuten de Desastres que ha hecho grandes esfuerzos se ha consolidado y reestructurado siempre quedan como preguntas iquestpor queacute las personas no evacuan y queacute falta en teacuterminos tangibles e intangibles
Como evidencia de lo primero antes del terremoto del Quindiacuteo el Comiteacute Local de Emergencias del pequentildeo municipio de Pijao epicentro del sismo no soacutelo se reuniacutea perioacutedicamente y produciacutea sus actas sino que contaba con presupuesto y tomaba sus propias decisiones tal cual lo hizo el 25 de enero de 1999 y diacuteas siguientes a pesar de quedar incomunicado el poblado y desarticulada su
comunidad del contexto regional y nacional
7DPELpQSRUTXHORGHKDEHUsup3JDOHUL]DGRD$UPHURacuteSRVLEOHPHQWHKDEUtDVDOYDGRDPXFKRVarmeritas de la hecatombe del mismo modo que lo han hecho las comunidades indiacutegenas de Belalcazar Inza Tesalia y otros asentamientos menores de Huila y Cauca en Abril de 2007 cuando tras las erupciones del Volcaacuten Nevado del Huila se generaron lahares que llegaron al Magdalena arrasando a su paso cultivos viacuteas y puentes por el cantildeoacuten del riacuteo Paacuteez donde unos 5000 habitantes riverentildeos expuestos a las avalanchas previamente habiacutean evacuado a zonas seguras
Dsup3JDOHUL]DFLyQacuteWpUPLQRH[WUDxRSDUDHQWRQFHVSDUDTXLHQHVQRVDEHQGHODOHUDVUHIXHU]DODdialeacutectica del discurso como herramienta estrateacutegica para entender la problemaacutetica que existe en Pasto donde se repite lo que se hizo en Manizales cuando se desdibujoacute una estrategia FRPXQLFDWLYDFRQH[SUHVLRQHVFRPRsup3DTXtWRGRVpUDPRVYXOFDQyORJRVacuteFXDSHUYHUVa intensioacuten era detener el proceso de aprendizaje popular en beneficio del mercado
La dimensioacuten social poliacutetica cultural y econoacutemica de los desastres en Colombia podriacutea darnos esas respuestas que espero no se resuelvan con nuevos acontecimientos como los que se han vivido fruto de la imprevisioacuten por no comprender la naturaleza socioambiental de los conflictos en la construccioacuten social del territorio como lo ha sido el del proceso que explica el desastre de Armero
Con las leyes de la Cultura del nuevo Sistema Ambiental y de la Reforma Urbana y en particular con la nueva Ley Orgaacutenica de Ordenamiento Territorial la LOOT que pasa del enfoque municipal al de regiones y asociaciones de municipios contemplando aspectos estructurales como la gestioacuten integral del riesgo y el manejo responsable del medio ambiente hoy se contempla la dimensioacuten de los desastres y se consagra el derecho de la participacioacuten ciudadana pero urge implementar la gestioacuten del riesgo primero asegurando las acciones misionales de institutos como el Ingeominas hoy Servicio Geoloacutegico de Colombia y las de complemento de las autoridades ambientales segundo avanzando con los procesos de ordenamiento del territorio previendo los usos conflictivos del suelo y tercero fortaleciendo los procesos pedagoacutegicos de apropiacioacuten social soportados en la participacioacuten comunitaria y de la sociedad civil
Al respecto mientras la Previsioacuten a corto plazo que se relaciona con los procesos geodinaacutemicos y afines incluye las tareas de observacioacuten sistemaacutetica de variables fiacutesicas y el desarrollo de modelos tal cual lo hace ahora el Observatorio Vulcanoloacutegico de Manizales para la Previsioacuten general que se materializa en mapas de amenaza para estudiar los riesgos naturales y asegurar el uso sostenible del suelo en materia de cartografiacutea y de acciones de las autoridades territoriales auacuten encontramos profundas deficiencias al igual que en los procesos del ordenamiento del territorio por no ser concebidos con enfoques del orden socioambiental
Esta loable y muy difiacutecil labor para el caso de los volcanes activos la han desarrollado
oportunamente los cientiacuteficos de Ingeominas en los tres segmentos de los Andes colombianos pero en los planes de desarrollo y ordenamiento territorial y de ordenamiento ambiental de cuencas sabemos hoy se obliga a contemplar la dimensioacuten regional y a aplicar los mapas de amenaza durante los extensos periacuteodos de calma siacutesmica y volcaacutenica para proceder con una ocupacioacuten no
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187
conflictiva del suelo en teacuterminos de exposicioacuten a la amenaza y mitigacioacuten de riesgos de esta naturaleza
Me temo que con una visioacuten de corto plazo y la baja propensioacuten a las acciones estructurales sentildealadas estaremos desaprovechando el esfuerzo de muchas instituciones del paiacutes como la de nuestros observatorios vulcanoloacutegicos y sismoloacutegicos que han perdido algunos de sus miembros comprometiendo la suerte de la Nacioacuten y exponiendo a varias comunidades vulnerables de Colombia en lugares donde el riesgo no resulta racionalmente mitigable
Manizales noviembre 11 de 2015
Documento preparado para la conmemoracioacuten del trigeacutesimo aniversario de la tragedia en el Contexto de CTampS de la UN de Colombia Sede Manizales
ENLACES UN
Amenazas naturales en los Andes
de Colombia
Colombia riesgos geodinaacutemicos
y haacutebitat
El volcaacuten y el desastre de
Armero
Cumanday iquestel leoacuten dormido
El Ruiz amerita medidas de
prevencioacuten y no paacutenico
El desastre en el riacuteo Mira
El siniestro de Mocoa designio
de la imprevisioacuten
Gestioacuten ambiental del riesgo en el
territorio
Gestioacuten del riesgo natural y el
caso de Colombia
Gestioacuten del Riesgo por Sismos
Volcanes y Laderas
Haitiacute sin resiliencia para el desastre
Hidro-Ituango una lectura a la crisis
Huracaacuten Iota tifoacuten que abate a San Andreacutes
Huracanes y terremotos
acechan
Llega el invierno iquestpero la vulnerabilidad queacute
No hay maacutes terremotos simplemente desastres maacutes grandes
Por falta de bosques con el agua al cuello
Riesgo siacutesmico los terremotos
Riesgo en zonas de montantildea por laderas inestables y amenaza volcaacutenica
Sismo bahareque y laderas
Sistema solar) plusmn PDF (Capiacutetulo 3 Manualgeo)
Vulcanismo) - PDF (Capiacutetulo 6 Manualgeo
IMAacuteGEN DE COMPLEMENTO
Lahares asociados al V N del Ruiz de 1595 1845 y 1985 en Armero Mojica Jairo and Brieva Jorge and Villarroel Carlos and Colmenares Fabio and Moreno Manuel (2012) Imagen adaptada httpwwwbdigitalunaleduco31455
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
188
CAPIacuteTULO 9
CONSOLIDACIOacuteN DE SUELOS
La compresioacuten que sufre un suelo se debe a la disminucioacuten del volumen de los poros ya que las
partiacuteculas se asumen incompresibles o de efecto despreciable En suelos saturados la compresioacuten
ocurre solamente si se presenta drenaje de agua
La compresioacuten gradual de un suelo por efecto de los
esfuerzos originados por la presioacuten que ejercen las
estructuras superpuestas recibe el nombre de
consolidacioacuten
91 Principio de esfuerzo efectivo
Perpendicular a un plano cualquiera (oblicuo o no) que pase por el elemento A del terreno existe un
esfuerzo total (s) y una presioacuten intersticial o de
poros (U) a una profundidad (Z) Ahora el
esfuerzo efectivo (sparaVH define como el valor de la
diferencia entre el esfuerzo total (s) y la presioacuten de
poro (pp) (U)
(91) U-ss
En la masa de suelo saturada se presenta una reaccioacuten por
los esfuerzos que soporta el esqueleto mineral (spara TXH
actuacutean interpartiacutecula y los esfuerzos por la presioacuten de poro
(U) dentro del fluido intersticial que ocupa los poros La
suma de ambos es igual al esfuerzo total (s)
En las caras del elemento A de aacuterea a2 las partiacuteculas de
suelo ejercen fuerzas en direccioacuten normal y tangencial N
y T como se muestra en la figura Los esfuerzos seraacuten en
ambas caras
(92) 2222 a
T
a
T
a
N
a
N hh
VV
hh
VV ttss
Si se carga el terreno toda la masa de suelo seraacute afectada El
agua recibiraacute las nuevas fuerzas y empezaraacute a fluir los esfuerzos seraacuten transferidos poco a poco del agua al
esqueleto mineral y cuando se presente el drenaje total del
suelo habraacute disminuido U y aumentado spara
Figura 91 Esfuerzos en un punto del suelo
aacuterea A
Nivel freaacutetico
Zw
Z
Nivel del terreno
sv
Peso unitario sobre el
nivel freaacutetico = gT
Peso unitario bajo el
nivel freaacutetico = g sat
Figura 92 Esfuerzos interpartiacutecula
Figura 93 Esfuerzos normales (N) y de
corte (T) interpartiacutecula
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
189
VARIACIONES DE LOS ESFUERZOS EFECTIVOS (spara325)8-2($8$
Aumenta U en DU
Disminuye sparaHQDU
dL
hU
WSAT
W
ggs
g
D
dL
L
L
dLU
WSAT
WSAT
W
ggs
ggs
gs
g
-
Disminuye U en DU
Aumenta sparaHQDU
dL
hU
WSAT
W
ggs
g
-D
Con flujo ascendente (A) Sin flujo (B) Con flujo descendente (C)
PTO CE CP CT PTO CE CP CT PTO CE CP CT
A -d d 0 B -d d 0 c -d h h - d
A -d - L L + d + h h B -d - L d + L 0 C -d - L L -d
PA plusmn Pa = +h PB plusmn Pb = 0 PC plusmnPc = -h
ESFUERZOS en A
hL
hLdU
W
WA
ggs
g
-
ESFUERZOS en B
L
LdU WB
gs
g
ESFUERZOS en C
hL
hLdU
W
WC
ggs
g
-
D ESFUERZOS en 1 D ESFUERZOS en 2 D ESFUERZOS en 3
WZiU gs -D-D 0DD sU WZiU gs DD-
92 Analogiacutea del pistoacuten con orificio estrecho
A
a
1
z
B
bz
C
c
3
z2
h
d
L
A
Datum
d
L
AU
+DU s
d
L
B
d
L
BU s
d
L
C
Datum
d
L
C U-DU
s
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
190
El esqueleto mineral se puede asociar con un resorte o muelle que se comprime por las cargas
aplicadas al terreno conforme al agua sale por el orificio
estrecho del pistoacuten el muelle se deforma los esfuerzos antes
soportados por el agua los soporta ahora el muelle
Si P = M + W tambieacuten s = spara8GRQGH
s = Presioacuten total o esfuerzo total
spara 3UHVLyQLQWHUJUDQXODURHVIXHU]RHIHFWLYR
U = Presioacuten de poros o esfuerzo neutro (pp)
93 Presioacuten de percolacioacuten (Pc)
Es la presioacuten generada por el flujo al interior del suelo Su valor
es en flujo vertical Pc = iZgW Vectorialmente la fuerza de
filtracioacuten es WiJ g donde i es el gradiente hidraacuteulico y su
direccioacuten la de las liacuteneas de corriente
94 Deformaciones en el suelo (s = esfuerzo e = deformacioacuten)
Un suelo puede presentar deformaciones permanentes o no por causa de las cargas que soporta Las
deformaciones pueden ser
941 Deformacioacuten elaacutestica El suelo puede recobrar su forma y dimensiones originales cuando cesa
la fuerza de deformacioacuten
942 Deformacioacuten plaacutestica se da corrimiento de la masa del suelo pero la relacioacuten de vaciacuteos permanece maacutes o menos constante Al retirar las cargas el suelo queda deformado pero su volumen
casi se mantiene
943 Deformacioacuten compresiva En este caso se presenta deformacioacuten en el suelo sometido a carga y esta se conserva despueacutes de esa accioacuten Esta deformacioacuten puede ser por CONSOLIDACIOacuteN o por
COMPACTACIOacuteN
a) Consolidacioacuten Es la reduccioacuten gradual de volumen del suelo por compresioacuten debido a la
aplicacioacuten de cargas estaacuteticas Tambieacuten puede darse por peacuterdida de aire o agua o por un reajuste de
la faacutebrica textural
Figura 94 Analogiacutea del pistoacuten
PP
Tiempo
Fuerza P
W
M al agua
al muelle
P= M+W
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
191
b) Compactacioacuten Es la densificacioacuten del suelo lograda por medios dinaacutemicos con el propoacutesito de
mejorar sus propiedades ingenieriles
944 Clases de consolidacioacuten Puede ser PRIMARIA o SECUNDARIA Primaria cuando cargado el suelo la reduccioacuten de volumen se debe a la expulsioacuten del agua fenoacutemeno en el que se transfiere la
carga soportada por el agua al esqueleto mineral esta es la consolidacioacuten propiamente dicha tiacutepica
del caso de los suelos de Ciudad de Meacutexico y de la Torre de Pisa y con la que nace la Mecaacutenica de Suelos (Terzaghi 1925) Secundaria cuando la consolidacioacuten se da por reajuste del esqueleto mineral
y luego de que la carga estaacute casi toda soportada por este y no por el agua
EDOacuteMETRO o consolidoacutemetro
Es un aparato de laboratorio uacutetil para conocer la compresibilidad de un suelo que va a ser objeto de
un proceso de consolidacioacuten La muestra inalterada
es un suelo tomado en campo y cortado con cuidado para obtener una probeta que quede
ajustada al diaacutemetro del anillo interior y con altura
de una pulgada Es por eso que el ensayo se realiza
en condiciones de compresioacuten confinada con una
muestra saturada
Al aplicar la carga el agua se evacuacutea por dos
piedras porosas una superior y otra inferior La carga aplicada en el ensayo es incremental En el
ensayo se realiza el registro de las deformaciones
(en el extensoacutemetro) contra el tiempo Otros valores que se registran y se calculan en el ensayo son
la carga y la relacioacuten de vaciacuteos
Las cargas se van doblando cada vez y los incrementos se hacen cada 24 horas Finalmente la
descarga se hace gradual
Cada carga permanece constante sobre la muestra un tiempo conveniente para lograr la consolidacioacuten completa bajo dicha carga Se estima que en un tiempo miacutenimo de 24 horas se logra esta condicioacuten
transcurrido el tiempo se aplica una nueva carga siguiendo una relacioacuten geomeacutetrica con la anterior
Se acostumbra aplicar una serie de 050 100 200 400 800 1600 Kgcm2 Al alcanzar a la presioacuten predeterminada de carga dentro de la serie programada se procede a realizar la descarga por
decrementos en el orden similar al de la carga
En el ensayo se toman los tiempos t1 t2 t3laquoODVGHIRUPDFLRnes respectivas H1 H2 H3 en el
dial vertical
Con los puntos obtenidos se dibuja la curva tiempo en minutos en el eje de las abscisas y en escala
logariacutetmica y los asentamientos en el eje de las ordenadas en escala aritmeacutetica Se obtienen las curvas
de la figura 97
Las curvas que relacionan las cargas (P) con la relacioacuten de vaciacuteos son
Figura 95 Edoacutemetros usuales
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
192
De estas graacuteficas se obtienen COEFICIENTES (magnitud adimensional) y MOacuteDULOS (magnitud
con dimensioacuten) que califican la compresibilidad del suelo asiacute
Coeficiente de compresibilidad (av) (unidades F
L2
) P
eaV
D
D (93)
Coeficiente de compresibilidad volumeacutetrica (mv) ( FL2
) en el que e0 es la relacioacuten de vaciacuteos del
suelo antes de un incremento de carga especiacutefico y de intereacutes para el geotecnista
01 e
am V
V
(94)
Iacutendice de compresioacuten (CC) (adimensional) se obtiene de la curva semilogariacutetmica
Coeficiente de consolidacioacuten (CV) (F
L2
) Para su caacutelculo es necesario tener la curva de
asentamiento contra tiempo (escala semilogariacutetmica) cuyo ajuste consiste en sobreponer la escala UV
a la escala de deformacioacuten (d)
Figura 96 Curvas relacioacuten de vaciacuteos presioacuten vertical
125
13
135
14
145
15
0 2 4 6 8
e
P (Escala aritmeacutetica)
127
132
137
142
147
152
01 1 10
e
P (escala semilogariacutetmica)
De
DP
e
e0
pp0
De
e0
e
DPp0 p
p
eav
D
D
01 e
am v
v
00 log)log( ppp
eC c
-D
D
s
v
V
Ve
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193
Si se extiende el tiempo se logra representar la fase de consolidacioacuten secundaria
AJUSTE Las tangentes abajo del punto de
inflexioacuten y de la rama final dan el liacutemite de las
dos fases de consolidacioacuten (A) En la primera fase la curva es paraboacutelica por lo que se
pueden tomar dos puntos 1 y 2 tal que t2 = t14
El origen con grado 0 de consolidacioacuten estaacute arriba del punto 1 una cantidad Z1 = UV 2 plusmn UV
1 Encontrados el 0 y el 100 de UV
termina el ajuste
Las anteriores curvas e Vs P no son rectas
como si lo pueden ser las curvas s - e (que siguen la ley de HOOKE) donde la pendiente
da una medida del grado de rigidez o de
deformabilidad del material (moacutedulo de
YOU1sup3(acute
En la consolidacioacuten la compresibilidad cambia con la magnitud del esfuerzo y el valor coeficiente de
compresibilidad (aV) debe ser la pendiente que corresponda con las presiones del terreno
NOTA CV = f(ti TV Hi) tiempo factor tiempo y espesor de la muestra en ti
Figura 97 Curva asentamiento contra tiempo
Figura 98 Curva tiempo contra deformacioacuten unitaria
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
194
CURVA e- t Otra forma de obtener CV es dibujando esta curva en escala aritmeacutetica y que requiere
un ajuste para obtener t90 asiacute la curva se inicia recta desde el origen M Se prolonga esa parte inicial
que es lineal y sobre la cual quedaraacute el punto B que habraacute de quedar sobre AD = ordenada para e90
Debe buscarse al tanteo la altura de AD que satisfaga la condicioacuten de que AC = 115AB siendo c
un punto de la curva con coordenadas (e90 90t ) Finalmente se leen las coordenadas de C que es
el punto correspondiente al 90 de la consolidacioacuten promedio U para calcular CV En esta curva
con 0U y 90U sobrepongo UV
96 Coeficiente de consolidacioacuten secundaria Cmicro
Con la tangente desde I y la asiacutentota
desde B se obtiene el punto A cuya
ordenada da el 100 de consolidacioacuten PRIMARIA Debajo del punto A
entre A y B se tiene la curva de
consolidacioacuten secundaria Para Terzaghi la consolidacioacuten terminaba
en A al disiparse por completo la
presioacuten de poros pero en realidad el asentamiento continuacutea a una
velocidad que es funcioacuten del
logaritmo del tiempo (el flujo del
suelo es viscoso)
Si MN es un ciclo logariacutetmico y M estaacute debajo de
A Cmicro es
Cmicro = cambio de relacioacuten de vaciacuteos para el ciclo
log10 despueacutes de A
$VHQWDPLHQWR sup36acute HQ HO HQVayo de
consolidacioacuten (Deformacioacuten vertical confina-
miento lateral material compresible)
Para expresar el asentamiento total (de laboratorio) en funcioacuten de las caracteriacutesticas de compresibilidad
de la muestra se puede hacer la analogiacutea entre S y
De
h = altura inicial de la muestra
S = asentamiento total de la muestra
muestra la de aacuterea
vaciacuteos de inicial Volumenvaciacuteos de inicial altura 0hV
muestra la de aacuterea
vaciacuteos de final Volumenvaciacuteos de final altura hV
11 Figura 99 Meacutetodo de ajuste basado en el logaritmo de tiempo
Figura 910 Representacioacuten de un elemento de suelo antes y despueacutes de la consolidacioacuten
VACIacuteOS
SOLIDO
hV0
hs
e0
De S
1
e0-De
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195
muestra la de aacuterea
soacutelidos de Volumensoacutelidos de altura Sh
La muestra pierde volumen a expensas de los vaciacuteos el volumen de vaciacuteos (VV) cambia pero no el
volumen de soacutelidos (VS) entonces
(95)hhe
eh
e
eeS
hhhhV
hVhVhVhVS
S
S
S
SS
h
h
h
hV
hhV
h
hV
S
hD
D
-
-
--
00
0
0
00
11
0
0
hPe
aS v D
01 Pero de (93) De = aV DP trayendo (93)
Se calcula S que es el asentamiento total de una cimentacioacuten por la consolidacioacuten que experimenta el
suelo arcilloso
hPmS v D
(96)
98 Analogiacutea de la expresioacuten 96 con la ley de Hooke
El coeficiente de compresibilidad
volumeacutetrica (mV) (tambieacuten llamado
moacutedulo edomeacutetrico) para estimar el asentamiento y el moacutedulo de elasticidad
sup3(acuteGHODFXUYDHVIXHU]RGHIRUPDFLyQs
- e) aparecen en estas dos relaciones
1) S = mVDPh
2) E
LE
LA
P se
PA es esfuerzo y L longitud del material con deformacioacuten (e) entonces h y L son anaacutelogos (longitud)
DP y s son anaacutelogos (esfuerzo) y deformacioacuten (S) con d son anaacutelogos (L) Asiacute mV con 1E tienen
analogiacutea (F
L2
) mV es el inverso de E uno expresa COMPRESIBILIDAD el otro RIGIDEZ
Rigidez es en efecto lo opuesto a la deformabilidad
99 Iacutendices de compresioacuten (Cc) y recompresioacuten (CR)
12 Figura 911 Deformacioacuten vertical con confinamiento lateral
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
196
Sometiendo a compresioacuten confinada un espeacutecimen las curvas de relacioacuten de vaciacuteos (e) Vs (P=sparaen escala logariacutetmica (Figura
912) son
I Curva teoacuterica = nc = bc
II Curva de laboratorio para
muestras inalteradas
III Curva de laboratorio para
muestras disturbadas
IV Curva que representa una
muestra remoldeada
Las curvas muestran el tramo virgen b-c o r-c cuya pendiente es CC Tambieacuten muestran el tramo de recompresioacuten (Cr) con menor pendiente (CR = iacutendice de recompresioacuten) en los cuales el suelo se
somete a procesos de carga plusmn descarga (a-b IacuteIacutec-f) Para calcular CC o CR se utiliza la expresioacuten (97)
P
eeeC
log
log
1
2
21
D
D
-
ss
(97)
Dependiendo del tramo seleccionado se estaraacute obteniendo CC o CR
Las curvas I II II y IV convergen en c punto para el cual e = 04e0 Tambieacuten despueacutes de cada ciclo
de cargaplusmnGHVFDUJDODWUDHFWRULDFRQWLQ~DSRUHOsup3WUDPRYLUJHQacuteFRQSHQGLHQWHampC) Las condiciones
reales en el campo permitiraacuten determinar si el suelo estaraacute con sparaREAL ` sparac
NOTA Existe correlacioacuten entre el liacutemite liacutequido y CC
CC = 0009(LL plusmn 10) para arcillas normalmente consolidadas4
CC = 0007(LL plusmn 10) para arcillas remoldeadas
910 Caacutelculo de asentamiento S = f(CC)
De (97) se puede obtener
DD
0
0logP
PPCe C (98)
Llevando (98) a (95) se puede calcular el asentamiento (S) en funcioacuten del iacutendice de compresioacuten
(CC) o de recompresioacuten (CR) S = f(CC)
4 El concepto de arcillas normalmente consolidadas se discutiraacute maacutes adelante
Figura 912 Curvas relacioacuten de vaciacuteos (e) contra esfuerzo de compresioacuten (s)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
197
D
0
0
0
log1 P
PPH
e
CS C Asentamiento (99)
a) 911 Consolidacioacuten y permeabilidad k del suelo compresible
Dos relaciones baacutesicas wvv mCK g (910)
Donde se expresa la permeabilidad en funcioacuten del coeficiente de consolidacioacuten y del coeficiente de
compresibilidad volumeacutetrica evidencias de que la deformacioacuten se puede evaluar por el volumen de
agua drenada en el tiempo y
W
V
t
HmK g
2 (911)
En donde la permeabilidad se expresa en funcioacuten del coeficiente de deformacioacuten volumeacutetrica (mV)
del tiempo de consolidacioacuten (t) y del espesor (H) de la capa drenante (ver H = H0 o H = H02 figura
916)
El tiempo necesario para la consolidacioacuten completa del suelo es directamente proporcional a vmH 2
e inversamente proporcional a la permeabilidad K Entre dos suelos las mayores diferencias de
consolidacioacuten se explican por diferencias en el espesor del suelo y en la permeabilidad
b) 912 Moacutedulo de Young y relacioacuten de Poisson
El moacutedulo de elasticidad de Young E y el coeficiente o relacioacuten de Poisson m NO son constantes de
un suelo sino magnitudes que describen su comportamiento En funcioacuten de variaciones de esfuerzo s
y deformacioacuten e son
ZZXZX
XZZX
ZZXZX
XZXZEesees
esesm
esees
ssss
DDD-DD
DD-DD
DDD-DD
D-DDD
22
2 (811)
c) 5HODFLRQHVHQWUHmicroSDraacutemetros de s - e en compresioacuten confinada
V
V
e
eD
D
D 01s
Vm
D1
Va
eD 01
C
Va
C
eD
4350
1 0 s
DmV
1
01 e
em
V
VV
D
D
s
01 e
am V
V
Va
CV
e
Cm
s01
450
D
eaV
01 VV mea 01
V
V
ea
sD
D-
Va
CV
Ca
s
4350
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
198
D
eC Va
C4350
1 0 s
V
VaC m
eC
4350
1 0 s
4350
VaVC
aC
s
V
C
eC
slogD
D-
Se han discutido el coeficiente de deformacioacuten volumeacutetrica mV el coeficiente
de compresibilidad aV y el iacutendice de
compresioacuten CC
D es moacutedulo de confinamiento o moacutedulo de compresioacuten confinada que es teoriacutea elaacutestica
para eX = eY = 0 es
Vm
ED
1
211
1
-
-
mm
m (912)
Ejercicio 91
Obtener la curva de deformacioacuten volumeacutetrica contra presioacuten vertical (en escala aritmeacutetica todo) con los siguientes resultados de una arena calcaacuterea SW sometida a un ensayo edomeacutetrico Comente la
curva
Comentario En la curva aparecen los dos ciclos de
carga el ensayo con edoacutemetro en la primera descarga la deformacioacuten recuperada es del 032 (196 menos 164) y
en el segundo ciclo 089 (401 menos 310) Esto
significa que la deformacioacuten recuperada en cada ciclo es del 16 (032 sobre 196) y del 22 (089 sobre 401)
La deformacioacuten residual se debe a fracturas no
reversibles
Tambieacuten en el segundo ciclo la arena inicia con menor rigidez que en el primer ciclo (observando
las presiones menores que A la segunda curva es maacutes tendida o menos inclinada) Esto porque ya se
han producido deslizamientos entre partiacuteculas a esos niveles de carga y fracturas como se comentoacute
Figura 913 Moacutedulo de compresioacuten confinada
sz
e
e
eEz
D
1
z
z
ED
s
sV =Kgcm2 DVolumen sV DV
013 036 (nuevo ciclo)
026 054 1600 277
052 068 3200 401
200 139 1600 380
400 186 800 357
800 190 400 342
400 165 100 323
050 164 000 310
0
05
1
15
2
25
3
35
4
45
000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Dv
De
form
acioacute
n V
olu
meacute
tric
a
Presioacuten Vertical sV (Kgcm2)
CURVA DE DEFORMABILIDAD
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
199
Para cargas mayores entre A y B la curva s - DV es esencialmente la misma como si no hubiera
habido una descarga previa
d) 914 Carga de preconsolidacioacuten
Todo suelo tiene una historia geoloacutegica de
esfuerzos que puede investigarse en las curvas del ensayo de consolidacioacuten En la figura 912a se tiene
un set que muestra comportamientos diferentes
entre suelos remoldeados (IV) e inalterados (II) la figura 912b permite diferenciar en un ciclo
CARGA plusmn DESCARGA el tramo de recompresioacuten
y el tramo virgen de la curva e plusmn s(log) que se
corresponden con dos situaciones asiacute presiones ya
soportadas por el suelo y nunca antes sobrellevadas por eacutel de conformidad con lo discutido en el
ejercicio 91 (comentarios a la curva)
Arturo Casagrande desarrolloacute el meacutetodo para conocer la PRESIOacuteN DE PRECONSOLIDACIOacuteN
Se escoge el punto de mayor curvatura en escala semilogariacutetmica se traza la horizontal y la tangente
a ese punto Luego se obtiene la bisectriz del aacutengulo que forma la horizontal con la tangente Se traza
la asiacutentota al tramo virgen y la interseccioacuten de la asiacutentota con la bisectriz genera un punto cuya
abscisa corresponde a la presioacuten de preconsolidacioacuten (s0)
a) ARCILLA PRECONSOLIDADA Es aquella que recibe hoy cargas menores de las que en su
historia geoloacutegica ha tenido Esta arcilla es maacutes dura
b) ARCILLA NORMALMENTE CONSOLIDADA Es aquella que nunca en su historia geoloacutegica
ha soportado las cargas actuales Esta es maacutes compresible
Relacioacuten de sobreconsolidacioacuten RS
actual efectiva sobrecarga dePresioacuten
)0(Pdacioacuten Preconsoli de Esfuerzo RS (913)
Si RS lt 1 se estaacuten aplicando cargas inferiores a la presioacuten de preconsolidacioacuten el suelo responde
como suelo duro (situacioacuten 1)
Si RS gt 1 se estaacuten aplicando cargas superiores a la presioacuten de preconsolidacioacuten P0 y el suelo se
comporta como blando (situacioacuten 2)
Obseacutervese que para un incremento de esfuerzo DP
= DP1 = DP2 la deformacioacuten del suelo De1 es
menor que la deformacioacuten De2
Figura 914 Determinacioacuten de la presioacuten de
preconsolidacioacuten
Figura 915 Relacioacuten de preconsolidacioacuten
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
200
Teoriacutea de la consolidacioacuten (Terzaghi 1925)
Uacutetil para conocer aproximadamente la rata de asentamiento de un suelo por cargas aplicadas con
base en el resultado del ensayo de consolidacioacuten (laboratorio)
Hipoacutetesis
sum Estrato de suelo homogeacuteneo isoacutetropo y de espesor constante
sum Estrato saturado 100 entre 1 oacute 2 superficies maacutes permeables
sum Compresibilidad del agua y los granos despreciable
sum Acciones similares de masas infinitesimales o masas grandes
sum Compresioacuten unidimensional en direccioacuten normal a la capa de suelo
sum Validez de la ley de Darcy
sum Valores constantes de las profundidades del suelo (algunas cambian)
sum Relacioacuten lineal (idealizada) entre relacioacuten de vaciacuteos y presioacuten
sum Deformaciones lentas que permitan despreciar las fuerzas de inercia
NOTA se asume que el suelo se consolida en medio de dos capas de arena La capa superior es un
estrato de arena horizontal con carga uniforme (Ver figuras 916a y b esta situacioacuten es la del
experimento de la figura 96)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
201
Figura 916a Isoacutecronas mostrando coacutemo se disipa la presioacuten de poros U en el tiempo ti Como s =
cte sparaDXPHQWDUiDPHGLGDTXHHODJXDVDOHGHOHVWUDWRFRPSUHVLEOHGHDUFilla hacia las capas de
arena superior e inferior
Figura 916b Hipoacutetesis de relacioacuten lineal entre P y e (ABC = recta)
Figura 917a Estratificacioacuten horizontal con flujo vertical y carga q uniforme Un estrato de arcilla
que se consolida entre dos suelos maacutes permeables
Figura 917b En un elemento de altura dz comprimido fluye agua verticalmente En el tiempo dt
entra un volumen de agua dv2 y sale un volumen dv1El movimiento de agua es producido por la
diferencia de presiones de poros U1 y U2 entre los puntos 1 y 2
Figura 917 a Estratificacioacuten horizontal flujo vertical b Flujo vertical de agua
dzH
H
q
zLaacutemina
Arena
Arena
a b
A
dv
UU
Z
1
A
2
dv
Datum
dz
dzz
uUU
2
Figura 916 a Isoacutecronas b Relacioacuten lineal entre P y e
Arena
Arena
ArcillaFlujo
Flujo
b
as
tt ttt
t∙
sU
H
H
U1
e
e1
e2
p1 p2
p
Dp
pU
q
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
202
La ordenada del elemento infinitesimal es Z (figura 917a)
El elemento infinitesimal perderaacute volumen a causa de la salida de agua La peacuterdida de agua se estima
de dos modos
e) Diferencia entre dv1 y dv2
f) Cambio de volumen en funcioacuten de mV
Para el elemento de suelo escogido fig 917a y 917b el agua sube y el flujo se debe a la diferencia
de presioacuten entre 1 y 2 que es U1 plusmn U2
U1 = U subpresioacuten hidrostaacutetica en 1 (914)
dzZ
UUU
2 subpresioacuten hidrostaacutetica en 2 (915)
Los gradientes hidraacuteulicos i1 e i2 en 1 y 2 son
Las peacuterdidas de volumen del suelo (por consolidacioacuten)
evaluada por el agua que pierde o expulsa y que depende
de la permeabilidad (1ordf forma) se valora expresando su volumen en funcioacuten de mV (2ordf forma) El valor de dV
seraacute
1ordf forma (DARCY)
El volumen dV1 de agua que sale durante el tiempo dt es
dtZ
UKdV
W
11
g (asumimos Aacuterea = 1)
El volumen dV2 de agua que entra durante el tiempo dt es
dtdzZ
UU
Z
KdV
W
2
g
Restando dV2 plusmn dV1 obtenemos DdV el volumen perdido
dtdzZ
UKdV
W
2
2
D
g (918)
2ordf forma Coeficiente de compresibilidad volumeacutetrico (mV) (Seccioacuten 87)
(917) 1
(916) 1
2
1
dzZ
UU
Zi
Z
Ui
W
W
g
g
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
203
Recordando dze
dedVh
e
eS
00 11 D
D sea o (aacuterea = 1)
Pero De = aV DP o sea de = aV dspara)LJXUD
Siendo dsparaODGLIHUHQFLDHQHOHVIXHU]RHIHFWLYRRSUHVLyQHIHFWLYD
dzdmdze
dadVdVdV V
V 1
0
21 ss
sum
-D (Seccioacuten 97)
Pero la carga del terreno es constante entonces aunque variacutean U y sparaQRYDULDUis y siempre s = U
+ spara(VWRVXJLHUHDGHPiVTue o = dU + dsparaTXHHVORPLVPRTXHG8 -dsacute
Luego dtt
Ud
dt
d
t
U
--
s
s
Entonces reemplazando dsparaHQODDQWHULRUH[SUHVLyQGHDdV
dzdtt
UmdV V
-D (919)
Igualando (918) y (919) en valor absoluto obtenemos
2
dtdzZ
UKdzdt
t
Um
W
V
g
2
2
Z
U
m
K
t
U
WV
g
(920) 2
2
Z
UC
t
UV
sup3(amp8$ampIuml1)(5(1amp$(amp2162$ampIuml1acute
En (820) ioacutenconsolidac de ecoeficient 2
t
H
m
KC V
WV
Vg
(Figura 97) (Ecuacioacuten 910)
Nota La solucioacuten de una ecuacioacuten diferencial es una integral La integral se resuelve con base en
sumatorias (por intermedio de series) Estos resultados se presentan en aacutebacos
916 Solucioacuten a la ecuacioacuten de comportamiento (Ecuacioacuten diferencial de consolidacioacuten)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
204
6LODH[WHQVLyQGHODFDUJDVREUHHOWHUUHQRHVLOLPLWDGDODSUHVLyQDSOLFDGDsup3TacuteHVFRQVWDQWHFRQOD
profundidad inicialmente los esfuerzos los asume el agua intersticial en la forma de un exceso de
presioacuten de poros (U0e)
yuml En consecuencia la llamada CONDICIOacuteN DE FRONTERA INICIAL es Para tiempo t = 0 Ue
= U0e = q para 0 pound Z pound H
yuml Contrariamente disipacioacuten de la presioacuten de poro la CONDICIOacuteN FINAL DE FRONTERA es
Para tiempo t = ∙ Ue = 0 para 0 pound Z pound H
yuml La CONDICIOacuteN DE FRONTERA para cualquier tiempo t seraacute
Para 0 lt t lt ∙ 0
Z
UC en Z = 0 Ue = 0 en Z = H
La solucioacuten de la ecuacioacuten (820) estaacute dada por
∙
-
Iacute
-
m
m
V
e
e MH
ZM
MU
U
0
2
0
exp1sen2
(921)
donde 122
mMp
con m = 1 2 3 ∙
H = longitud maacutexima de la trayectoria de drenaje
TV = Factor (adimensional) de tiempo vertical 2H
tCVV (922)
(No confundir TV con t)
Ahora el GRADO DE CONSOLIDACIOacuteN de un elemento de suelo UV se define como
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
205
(923)
si (924)
0
0
0
0
ss
ss
-
-
-
-
ffee
ee
(925)
(No confundir UV con U)
Al aplicar el principio de esfuerzos efectivos s
= spara8SDUDW DQWHVGHDSOLFDUODFDUJDT
en la superficie se tiene
gS (H plusmn Z) = spara0 + uh
y luego de aplicar la carga q
para t = 0 q + gS (H plusmn Z) = spara0 + uh +U0e
para t = t q + gS (H plusmn Z) = sparaXh +Ue
para t = ∙ q + gS (H plusmn Z) = sparaf + uh
e
eV
U
UU
0
1- (926)
f
Vee
eeU
-
-
0
0 e
e
e
ef
A
ee0
sv0sv svf
Defo
rma
cioacuten
un
ita
ria
e
Esfuerzo vertical efectivo sv
Rela
cip
on
de
va
ciacuteos
e
mv
sv0sv svf
av
Figura 918 Grado de Consolidacioacuten
0
0
ss
ss
-
-
f
VU
z
Dz
H-z
Datum
Vz
V(z+dz)
he
hh
hp
H
q
Uh = presioacuten de poros (pp)
Ue = sobrepresioacuten o exceso de pp
U0e = exceso de pp en t = 0 o sobrepesioacuten inicial
Figura 919 Esfuerzos en el suelo
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
206
El grado de consolidacioacuten es igual al grado de disipacioacuten del exceso de presioacuten de poros si se
sustituye Ue U0e en (1) se tiene
∙
---
Iacute
m
m VMH
ZM
MVU
0
2exp1sen
21 (927)
La ecuacioacuten 827 puede resolverse para varios valores de UV en funcioacuten de ZH y de TV Podemos
hacer HZ
VZ Si la laacutemina de agua reposa en una frontera impermeable y soacutelo drena hacia arriba
lo que se denomina drenaje simple se trabaja con la mitad superior del aacutebaco UV TV ZV y en drenaje
doble con todo el aacutebaco La figura aludida refleja el proceso de consolidacioacuten ya que muestra la
rapidez de aquel en las fronteras drenantes y la lentitud en la frontera impermeable Ademaacutes muestra
coacutemo la consolidacioacuten avanza en el tiempo a medida que aumentan los valores de spara
Figura 920 Fronteras de una muestra consolidada
q
H0
+z
-z20H
H
Drenaje doble
q
H0
+z0HH
Drenaje simple
Roca
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
207
H
ZZV
2H
tCT V
V
H = H02
Drenaje doble
Pero ademaacutes de los valores UV tambieacuten se requiere el grado promedio de consolidacioacuten VU que
refleja el asentamiento en toda la superficie horizontal Por analogiacutea en la ecuacioacuten (926) y teniendo
en cuenta la ecuacioacuten (921)
Figura 921 AacuteBACO DEL GRADO DE CONSOLIDACIOacuteN UV=f(ZV TV) (ecuacioacuten (927)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
208
--
H
e
e
e
eV dz
U
U
HU
UU
0 00
111 (reemplazo
e
e
U
U
0
)
∙
-
Iacute
--
H m
m
VV dzTMM
ZM
MHU
0 0
2exp1sen21
1
∙
--m
m
VV TMM
U0
2exp2
1 (928)
Para valores dados de TV puede calcularse el VU correspondiente En la graacutefica de la figura 922
UV = Consolidacioacuten en el plano medio
VU = Consolidacioacuten promedio
Grado de consolidacioacuten
en el plano medio Uv
Grado promedio de
consolidacioacuten Uv
Figura 922 Grados de consolidacioacuten en funcioacuten del tiempo
T U ()
0001 0
0008 10
0018 15
0031 20
0049 25
0071 30
0096 35
0126 40
0159 45
0197 50
0238 55
0287 60
0342 65
0405 70
0477 75
0565 80
0684 85
0848 90
1127 95
100ь
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
209
g) 917 Velocidad de consolidacioacuten
La velocidad de compresioacuten secundaria (seccioacuten 96) depende de las propiedades fiacutesico plusmn quiacutemicas
del suelo y es independiente de su espesor
yuml La liacutenea de compresioacuten secundaria representa un FLUJO VISCOSO
yuml La liacutenea de compresioacuten primaria corta la liacutenea de FLUJO VISCOSO en un tiempo t que
depende de H2 (en la foacutermula de la figura 917 ( 2H
tCT V
V )
Si comparo dos muestras con espesores diferentes Ha y Hb los tiempos ta y tb para alcanzar el mismo
grado de consolidacioacuten estaacuten relacionados asiacute
V
V
C
HTt
2
para a y b 2
2
b
a
VbVa
VaVb
b
a
H
H
TC
TC
t
t (929)
Para el mismo suelo y en virtud de que Ua = Ub cancelo CV y TV
2
Iacute
b
a
b
a
H
H
t
t (930)
Debe recordarse que si existe doble drenaje el problema considera H = H0 2 y si existe drenaje
simple H = H0 por lo que con doble drenaje el tiempo se reduce a la cuarta parte
818 Grado de consolidacioacuten promedio (usar aacutebaco de la figura 922)
El grado promedio de consolidacioacuten es de utilidad para el ingeniero porque refleja el asentamiento en
superficie donde se encuentran las obras de ingenieriacutea (pavimentos edificaciones etc) Se utiliza
entrando con un TV dado para obtener un VU en el aacutebaco de la figura 922 Este aacutebaco da ademaacutes
el grado de consolidacioacuten de una laacutemina5 que pasa por la mitad horizontal de la capa que se consolida
o por la frontera impermeable si el suelo experimenta drenaje simple
5 Laacutemina de espesor dz y de material compresible de la figura 917
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
210
Ejercicio 92
En el perfil anexo se tiene una capa de arcilla
compresible doblemente drenada y sometida a un efecto de consolidacioacuten se estima que en un
periacuteodo de 57 antildeos el NAF baja 155m Elabore
un diagrama de esfuerzos para el estrato de arcilla mostrando la situacioacuten inicial y la final
anunciadas en los dos contactos con la arena y en
el punto A
Solucioacuten
spara s - U
Consideremos el punto A con Zw = 2950 m que corresponde al nivel freaacutetico inicial localizado en
la superficie del terreno (NAF1)
1
0
NAFcon 87296
52981954819211
2170225819
5401
540652
-
KPa
As
Si desciende el nivel de agua freaacutetica (NAF2) a 155 m y asumiendo que la
arena retiene el 9 de su peso en agua tenemos
2NAFcon 14377)14(819)54)(819(211
21702
)59)(819(5401
540652515819
5401
)0901(652
-
KPa
Afs
gg
gg
gg
gg
e
eSG
e
G
e
G
e
eG
Wd
W
WSAT
-
1
1
1
1
1
El cuadro presenta el diagrama de esfuerzos (KPa) en los contactos el caacutelculo es similar Ademaacutes
Dspara spara f - spara0
Punto Zm s0 U0 spara0 sf Uf spara f Dspara
Contacto superior 25 50802 24525 26277 47825 9320 38505 +12228
Punto medio A 295 58627 28940 29687 55650 13734 41916 +12229
Contacto inferior 34 66453 33354 33099 63476 18149 45327 +12228
NAF
Arena
Arcilla
Arena
Superficie de contacto
e= 054Gs=265
e= 120Gs=270
900A
155
140
250295
Figura E 93
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
211
Situacioacuten con NAF plusmn 1
Situacioacuten con NAF plusmn 2
Ejercicio 94 (de LAMBE)
Se muestra el perfil de un suelo sobe el que se
construyoacute un relleno Determinar los efectos de
la carga del terrapleacuten en los puntos A B C y D de una arcilla 4 meses despueacutes si se presenta
drenaje doble hacia el limo y la arena del perfil
Se adjuntan los resultados de la prueba
edomeacutetrica y los pesos unitarios del limo y de la arcilla y la permeabilidad de la arcilla La arcilla
es normalmente consolidada
1) Esfuerzos iniciales (Tonm2)
PUNTO Z (m) Descripcioacuten
ESFUERZOS INICIALES
Esfuerzo
inicial maacutes
sobrecarga
Esf parcial Tonm2
sV U sacutev = sv - U svparaT
000 000 000 1025
DATUM 000 Superficie 520 190 = 986 986 430 556 1581
A 520 Contacto 1 105 165 = 173 1157 535 624 1649
B 625 Arcilla (int 105 165 = 173 1332 640 692 1717
C 730 Arcilla (pto medio) 210 165 = 347 1679 850 829 1854
D 940 Contacto 2
Figura E 83b
Figura E 94
9 4 0
7 3 0
5 2 0
6 2 5
A
BC
D
P=1025 Tonm2
g=190 Tonm3
Cv=030 cm2seg
NAF
Contacto
Contacto 2
Arena
Limo
g=165 Tonm3
K=0018 mantildeo
090
000
Arcilla
520
420
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
212
yuml La uacuteltima columna sparaTPXHVWUDHOLncremento que tendraacuten los esfuerzos efectivos despueacutes del proceso de consolidacioacuten El estado inicial de esfuerzos soacutelo se muestra en las columnas
anteriores
yuml El punto C iquesten queacute tramo de la curva queda Antes era M y ahora N
yuml El punto C muestra que la arcilla soportaraacute presiones que no conoce
yuml mV y CV (Seccioacuten 914) como la arcilla es normalmente consolidada se utiliza la curva virgen
MN Esto porque sparaC = 1717 kgcm2= 1717 tonm2 supera el valor de sparaLQVLWXTXHHVHOGH0
yuml De la curva de presioacuten de consolidacioacuten se obtiene mV (Figura 96 y Seccioacuten 913)
M e0 = 183 s0 = 0692 2cm
Kg
V
Ve
em
sD
D-
1
1 0
N e = 140 s = 1720 2cm
Kg
grcm
Kgcm
Vm22 310150150
0281
1
)8311(
430 -
MN DeV = -043 DsV = 1028 2cm
Kg
e
sv
Resultados del ensayo de consolidacioacuten
120 122 125
0 069 138 277 138 069Kgcm2
192 183 150
Caacutelculo del coeficiente de consolidacioacuten CV (Figura 910 y Foacutermula 910)
antildeom
segcm
V
sgcm
antildeom
VW
V
C
Km
KC
22
261104101501
1075
10750180
4
3
8
8
-
-
-
-
g
Asentamientos Con la peacuterdida de agua el suelo se consolida
Comparando los valores de CV de los suelos 03 gtgt 410-4 puedo
ver que el asentamiento por consolidacioacuten significativo estaraacute en
el estrato de arcilla
Asentamiento en el punto medio de la arcilla SC
D
h
S
e
e
1 Diagrama unitario
VACIacuteOS
SOLIDO
h
e
De S
1
Figura E92
3 4 58 9 0 1
10
2 34 5 6 71 2
19
18
17
16
15
14
13
12
1106
9
13
8
27
7
Esfuerzo vertical (sv)
e=192 e=183
e=140e=145
e=120
e=150
e=122e=125
sV=0692
sV=1717
M
N
Ntilde
PO
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
213
mHe
eSC 640204
8311
430
10
0
D (seguacuten diagrama)
mcmmHS VC 6506502811501002040 D s
Si eventualmente se retira el relleno el suelo se levanta debido a la expansioacuten de la arcilla (C pasa
de N a N )
La reduccioacuten de esfuerzos es q = DsV = 1025 Kgcm2 = 1025 Tonm2 En el laboratorio la curva e
plusmn log sV da la posibilidad de trazar la liacutenea N N paralela a la fase de expansioacuten P-Q que se
corresponde con el comportamiento del suelo sometido a niveles de esfuerzos conocidos
histoacutericamente Asiacute (con las coordenadas de N y N )
nto)(hinchamie 0706402044011
451401
10
0
exp mHe
eS -
-
D
Caacutelculo de la presioacuten de exceso o sobrepresioacuten intersticial Ue en los puntos B C y D de la arcilla
(Figura 921 aacutebaco UV plusmn ZV)
Punto H Z HZZV t CV
2H
tCT V
V Efectivos Poro
UV 1 - UV
B 210 105 frac12 412 126 103 0095 024 076
C 210 210 1 412 126 103 0095 005 095
D 210 420 2 412 126 103 0095 100 000
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
214
ESFUERZOS Y
PRESIONES DE POROS 4 meses despueacutes (Tonm2)
Punto Ue USS USS +Ue spara0 Dsacute spara0 + Dspara sparaFINAL sparaINICIAL
B 779 535 1314 624 246 870 1649 624 C 974 640 1614 692 051 743 1717 692 D 000 850 850 829 1025 1854 1874 829
q(Uv-1) q (Uv) Esfuerzos efectivos
finales
Esfuerzos efectivos
iniciales
Donde Ue es la presioacuten de poro en exceso USS la presioacuten de poros del cuadro anterior ademaacutes se
presentan los esfuerzos anteriores y los actuales (4 meses despueacutes)
Ejercicio 95 (de BERRY)
Se muestra una curva experimental de una caolinita remoldeada (Fig E95a) Muestra
N01 espesor 796mm diaacutemetro = 250mm =
f En la figura III eplusmnspara(log) se dan maacutes datos
de 1 Drenaje simple incremento de presioacuten
de 55 a 110 KNm2 Abajo la curva teoacuterica del meacutetodo de ajuste basado en el logaritmo
del tiempo UV plusmn TV (Figura E95b)
a) Relacione la curva teoacuterica (de la figura E95b) y la experimental (Fig
E95a)
b) Calcule el coeficiente CV de
consolidacioacuten vertical
Explicacioacuten de TV
aladimension 0950
100102
106122
1243
2
H
tCT V
V
Arena
LimoA
B
C
D
000 050 100 150 200
000 050 100 150 200
Kgcm2
Kgcm2
Ue
Ds
s0
DIAGRAMA DE ESFUERZOS sF = spara0 + Dspara8e
Figura E95 a Curva experimental de una caolinita
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
215
c) Calcule el coeficiente mV de compresibilidad
volumeacutetrica
d) Calcule el coeficiente KV de permeabilidad vertical
e) Calcule el coeficiente Cmicro y el iacutendice CC Curva de la
figura E95c
NOTA El espesor H promedio de la muestra es 774 mm
a) Curva teoacuterica (E9b) Se observa que el 100 de
VU (grado de consolidacioacuten promedio) se da en el corte de la
DVtQWRWD FRQ OD WDQJHQWH ampXUYD sup3acute DSOLFDQGR HO SULQFLSLRanterior obtengo A y leo que la deformacioacuten unitaria para el
incremento Ds1 = 55 KNm2 es 0056 (adimensional) = eA
Para leer el t50 debo obtener U 0 yU 100 luego
b) El valor CV se basa en el ajuste del punto del 50 y se calcula con la expresioacuten
con o 2
90902
5050
H
tCT
H
tCT VV
VV
De la fig E 95a t50 = 170 minutos t90 = 689 minutos
Factor tiempo TV En el aacutebaco UV plusmn TV de la figura 922 cortando la curva VU tenemos Para
el 50 TV = 0197 para el 90 TV = 0848
689
4778480
170
47719702
90
2
50
2
VV
CCt
HTC V
V
Entonces minutommVV
V
CCpromedioC
2
1572
4796
2
9050
CV promedio = 715 mm2 min equivale a 38 m2 antildeo
c) Caacutelculo de mV (se utiliza la ordenada de A en la curva 95A eA)
Para calcular mV coeficiente de compresibilidad volumeacutetrica tenemos
P
ea
e
am V
VV
D
D
1
pero
D
h
S
e
e
1 ecuacioacuten (94)
2
100050
UUU
V
Figura E95b
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
216
KNm
V
V
m
h
S
e
em
mKN
2
00102055
1
0001
0560
1
1
125555110y
0056 es 1 ensayo elen unitaria
primaria finaln deformacioacute La
0
D
D
D
-Dsss
d) Caacutelculo de KV (Esta estimacioacuten aproximada nunca suple el ensayo de permeabilidad directo
sea de campo sea de laboratorio ecuacioacuten 910)
KV = CV mV gW = CV mV (rW g) = 38 000102(981 1)
KV = 0038 m antildeo
e) Caacutelculo de Cmicro (Cambio de relacioacuten de vaciacuteos por ciclo log10 de tiempo)
Se sabe que el valor tiacutepico de Cmicro en las arcillas normalmente consolidadas es 0005 lt CC lt 005 en
las preconsolidadas menos de 0002
Ahora El ciclo 1 tiene en su registro w = 562 S = 100 GS = 265 Aplicando la foacutermula
eSwGS tenemos
minutos 14000 t para 2
minutos 1400 t para 14891
001
65256200
e
e
S
Ge Sw
De la ecuacioacuten (94) mencionada en el caacutelculo de mV
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
217
013033713501
33710001
0610)48911(4891
35010001
0560)48911(4891
2
1
-
-
-
aC
e
e
Caacutelculo del iacutendice CC Es la
pendiente de la rama virgen de la curva de consolidacioacuten (en semilogariacutetmica) que se adjunta y
que proviene del laboratorio
4601
4590
log
1log4570
550loglog0301
55loglog4891log cicloun
1
00
--
D
D-
D-D
V
C
eC
e
e
ea
s
s
s
s
De manera aproximada con a y b que valen
460300
1390
log
300log1390
042110log3501
74155log4891scoordenada
-
D
D-
D-D
V
C
b
a
eC
e
eb
ea
s
s
El efecto de la escala semilog es el trazo recto y no en curva Figura E95 c
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
218
VALORES TIacutePICOS
yuml Los valores de CC para arcillas tienden a estar en el rango de 02 a 08 y para turbas entre 5 y 10
yuml Los valores de CV en muestras inalteradas con f 75mm y altura 20mm en caolinitas tienden a
estar entre 1 y 10 m2 antildeo
yuml Los valores de mV tiacutepicos en arcillas suelen estar en el rango 0001 lt mV lt 00001 m2 KN
yuml La permeabilidad K en cmseg variacutea asiacute Para depoacutesitos aluviales de 04 a 001 Para depoacutesitos
glaciares de 2 a 110-4 Para depoacutesitos eoacutelicos de 03 a 310-3 Para depoacutesitos lacustres y arenas
uniformes y muy finas de 110-4 a 610-3 Para arcillas menor de 110-5
yuml Son maacutes permeables las caolinitas ( segcmK 6102 - ) que las montmorillonitas (
segcmK 8105 - ) Los limos tienen seg
cmK 51051 -
Ejercicio 96
Un terrapleacuten de 30 m de ancho y 500 m de
altura para una viacutea que se construiraacute en 8
meses se cimenta sobre un conglomerado arcilloso de 400 m de potencia y cuyo
basamento es una arenisca mal cementada
sum Calcule el asentamiento uacuteltimo del
terrapleacuten (S = mV DP h)
sum ampDOFXOH HO DVHQWDPLHQWR WRWDO 6para DO
fin de la construccioacuten si el proceso es gradual
y continuo (Figura E96)
Solucioacuten 30 gtgt 4 El ancho del terrapleacuten
comparado con el espesor del conglomerado
garantiza drenaje vertical La condicioacuten del conglomerado no clastoplusmnsoportado y el valor de CV que es bajo (para la matriz) garantiza la
deformacioacuten del conglomerado por la viacutea de su matriz arcillosa La capa de arena drenante en la
base del terrapleacuten garantiza drenaje doble H = H0 2
ampiOFXORGHODVREUHFDUJDTWHUUDSOpQORVDVHQWDPLHQWRV66para
219858192m
KNZgZq rg
Como el conglomerado arcilloso es un suelo PRECONSOLIDADO mV permanece sensiblemente
constante en toda la profundidad de la capa y el valor dado es vaacutelido (como promedio) para el rango
de esfuerzos aplicado
g=200 Tonm3
Terrapleacuten 500
Conglomerado arcilloso
Capa de arena drenante
400
Arenizca permeable
Viacutea de 30 m de ancho
NOTA El conglomerado es matriz ʹ soportado con
CV = 15 m2 antildeo y mV = 12 10-4 m2KN
13
14 Figura E96
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
219
mmSmhPmS V 47047048191021 4 D -
Como el terrapleacuten se construye gradualmente en vez de 8 meses se toman 4 meses
12502
512
124
2
H
tCT V
V Euml 400VU (aacutebaco TV plusmn UV) (Figura 922)
Respuesta Asentamiento al final de la consolidacioacuten S = 47 mm
Asentamiento a los 8 meses 6para 8V S = 04 47 = 19 mm
Asentamiento despueacutes de la construccioacuten 6parapara 6plusmn 6para PP
Ejercicio 97
Una capa de 420 m (H) de espesor se somete a una sobrecarga DP de 1500 Tonm2 La capa drena
hacia dos estratos permHDEOHVHLQFRPSUHVLEOHVDFDUJDLQLFLDOVREUHHOSODQR00para es 600 Tonm2
Del ensayo de consolidacioacuten e0 = 078 CC = 023 CV = 00021 mdiacutea
Calcule la magnitud de la consolidacioacuten que puede darse
y el tiempo requerido para el 90 de la consolidacioacuten del
terreno
mP
PP
e
CHH c 2950
6
156log
7801
23024)log(
1 0
0
0
D
D
diacuteas 81780
00210
1284802 20
2
v
v
v
v
c
HT
c
HTt
Donde TV = 0848 para el 90 de consolidacioacuten VU (Figura 922)
420 m
DP
M M
Figura E97
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
220
Ejercicio 98
Un estrato de una arcilla de 720 m de espesor se
somete a una sobrecarga DP de 1200 Tonm2 La
arcilla drena hacia el estrato superior permeable
e incompresible Al realizar la toma de muestras de los suelos se obtienen los siguientes resultados
de laboratorio El limo arenoso presenta una
humedad natural de 358 la gravedad especiacutefica de soacutelidos es 262 el volumen de la
muestra para el ensayo de corte directo es 72 cm3
y el peso de la muestra huacutemeda es 95 gr y el peso de los soacutelidos es 89 gr La arcilla tiene una
gravedad especiacutefica de 258 el volumen de la muestra saturada es 4148 cm3 el peso de la muestra
saturada es 56 gr el peso de los soacutelidos es 45 gr y la permeabilidad es 16x10-5 cmseg Calcule la
magnitud del asentamiento del terrapleacuten por la consolidacioacuten que puede darse y el tiempo requerido
para que se logre el 90 de la consolidacioacuten de la arcilla
El limo De la foacutermula de la gravedad especiacutefica de soacutelidos se obtiene la siguiente expresioacuten
3
0
cm 9733001622
89
gGs
WV s
s
3cm 0338973372 -- sTv VVV 1219733
0338
s
v
V
Ve
3cm
gr 761
1211
)121622(
1
e
eGssatg
La arcilla
3351
53431
5343582
1 cm
gr
e
eGssat
g
Se hace el caacutelculo de las presiones geoestaacuteticas antes de considerar las cargas impuestas por el
terrapleacuten aplicadas en el centro de la capa de arcilla posteriormente se calculan los esfuerzos finales
debido a la presioacuten del suelo y del terrapleacuten
Punto H gsat svT U sacutev0 Dq sacutevF
m tonm3
tonm2
tonm2
tonm2
tonm2
tonm2
Limo 560 176 1200
Contacto superior 986 560 426 1626
Centro de la arcilla 720 135 1472 920 552 1752
Contacto inferior 1958 1280 678 1878
NAFDq= 1400 Tonm2
560
720
Limo
Arcilla
Roca impermeable
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
221
Los resultados del ensayo de consolidacioacuten y la curva relacioacuten de vaciacuteos y logaritmo de carga vertical
es presentada a continuacioacuten y con estos se obtienen el coeficiente de compresibilidad volumeacutetrica
de la arcilla
Esfuerzo (Kgcm2) e
001 353448
050 349556
100 344296
200 329492
400 291084
800 248141
400 250341
200 254575
100 258742
001 278392
RESULTADO DE ENSAYO
DE CONSOLIDACIOacuteN DE
LA ARCILLA
Con los esfuerzos inicial y final aplicados en el centro del estrato de arcilla se procede al caacutelculo del
asentamiento por efecto de la consolidacioacuten de la arcilla
sacutev0 sacutevF q av mv SKgcm
2Kgcm
2Kgcm
2cm
2Kg cm
2Kg cm
Limo
Centro de la arcilla 055 349 175 334 015 12 0125 00278 2405
ee DePunto
Caacutelculo del tiempo para el 90 de la consolidacioacuten de la arcilla
diacuteacm
m
Kc
v
v
2
60827027800010
0230
wg
diacuteas
c
HTt
v
v 253160827
720084822
El tiempo para lograr el 90 de la consolidacioacuten es 146 antildeos
EXPANSIVIDAD DE SUELOS
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
222
Existen suelos que se hinchan cuando aumenta su cantidad de agua y se retraen cuando esta cantidad
disminuye Debe distinguirse el teacutermino POTENCIAL de EXPANSIOacuteN de la EXPANSIOacuteN
proviene dicha peacuterdida de agua
Las arcillas expansivas producen presiones verticales y horizontales afectando las cimentaciones
empujando muros y destruyendo pisos y tuberiacuteas enterradas con esfuerzos que superan los 20
Kgcm2 ocasionalmente En las viacuteas se presentan ascensos y descensos que afectan su
funcionamiento Tambieacuten estos suelos expansivos se retraen y los taludes fallan
MECANISMO DEL HINCHAMIENTO (arcillas 21) O ENTUMECIMIENTO (sinoacutenimo)
a) Absorcioacuten de agua por una arcilla activa (montmorillonita por ejemplo)
b) Rebote elaacutestico de las partiacuteculas del suelo
c) Repulsioacuten eleacutectrica de los granos de arcilla y de sus cationes adsorbidos
d) Expansioacuten del aire atrapado en los poros
En las arcillas preconsolidadas por cargas o por desecacioacuten estos fenoacutemenos son factores altamente
contribuyentes En arcillas normalmente consolidadas (o cargadas) los factores dominantes son dos
a) Adsorcioacuten de agua y
b) Repulsioacuten eleacutectrica entre las partiacuteculas rodeadas de agua
Los factores significativos en el estudio de la expansioacuten son los de
IP = Iacutendice de plasticidad (IP = LL plusmn LP)
LR = Liacutemite de retraccioacuten (wS para el cual el volumen no variacutea)
de partiacuteculas con f lt 0001mm (porcentaje en peso)
GE = Grado de expansioacuten en el consolidoacutemetro con carga de 1 lbin2 para una muestra de suelo
secada al aire y anegada en la prueba
100
0
i
f
V
VVEL
- Expansioacuten en volumen de una muestra de 10 cm3 (pasa tamiz No 40 T40) que
se seca al aire y se vierte en una probeta con agua de 100 cm3 Cuando toca fondo se mide el nuevo
volumen
PEX = Potencial de expansioacuten (definido por Seed como el porcentaje de expansioacuten vertical en el
edoacutemetro de una muestra compactada con woacuteptimo y densidad seca maacutexima Se coloca en el edoacutemetro
y se anega con una carga de 1 lb in2 = 007 Kg cm2)
El Potencial de Expansioacuten es bajo 0plusmn15 medio 15plusmn 5 alto 15plusmn 25 muy alto gt 25 (esta es
la escala de Seed)
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
223
---
TABLAS DE COMPLEMENTO
CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS EXPANSIVOS (Seguacuten Holta plusmn Gibs)
Potencial de
expansioacuten
GE
consolidado LR IP lt 0001 EL
Muy alto gt 30 lt 10 gt 32 gt 37 gt 100
Alto 20 - 30 6 - 12 23 45 18 - 37 gt 100 Medio 10 20 8 - 18 12 34 12 - 27 50 - 100
Bajo lt 10 gt 13 lt 20 lt 17 lt 20
Compresibilidad Vs Cc y LL
Compresibilidad Iacutendice de Compresioacuten Cc Liacutemite Liacutequido Wl
Ligera a baja 0 a 019 0 a 30
Moderada a Media 020 a 029 31 a 50
Alta 40 gt51
Fuente Sowers y Sowers Londres 1978
MOacuteDULO EDOMEacuteTRICO (Kogles y Scheiding)
Material Turba Arcilla
plaacutestica
Arcilla
consistente
Arcilla de
media a dura
Arena
suelta
Arena
densa
Mv ( 10-3
cm2kg)
1000-200 200-25 25-125 125-67 10 a 5 2 a 13
Fuente Alfred Jumikis 1965
Consistencia de Arcillas saturadas VS Resistencia a la Compresioacuten Inconfinada
Consistencia Muy
blanda
Arcilla
Blanda
Medianamente
compacta
Arcilla
Compacta
Muy
compacta
Arcilla
Dura
Qu (kgcm2) lt 025 025 a
05 05 a 10 10 a 20 20 a 40 gt 40
Fuente Terzaghi y Peck 1980
CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS EXPANSIVOS (Seguacuten Holta plusmn Gibs)
Potencial de
expansioacuten
GE
consolidado LR IP lt 0001 EL
Muy alto gt 30 lt 10 gt 32 gt 37 gt 100
Alto 20 - 30 6 - 12 23 45 18 - 37 gt 100 Medio 10 20 8 - 18 12 34 12 - 27 50 - 100
Bajo lt 10 gt 13 lt 20 lt 17 lt 20
UN de Colombia GEOMECAacuteNICA
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EXPANSIBILIDAD Y COMPRESIBILIDAD (SUCS)
GW --- SW --- ML - MH ++
GP --- SP --- CL m CH +++ GM -- SM -- OL + OH +
GC -- SC - Pt +++
Escala +++ = muy alta m = moderada --- = praacutecticamente nula
LECTURA 9 EL TERRITORIO CALDENSE iquestUN CONSTRUCTO CULTURAL
Imagen1 UMBRA LA ECORREGIOacuteN CAFETERA EN LOS MUNDOS DE SAMOGA
Para comprender los conflictos socioambientales y orientar la gestioacuten del haacutebitat en la ecorregioacuten caldense resulta fundamental partir del derecho biocultural que ampara tanto a las comunidades como a los ecosistemas del territorio a la luz de las trascendentales decisiones que ha tomado la Corte Constitucional de Colombia sobre la materia
Esta ponencia presentada a nombre de la Universidad Nacional de Colombia y de la SMP de Manizales y que trata de las complejas y fraacutegiles relaciones dialeacutecticas de simbiosis y parasitismo entre las comunidades que lo habitan y los fraacutegiles ecosistemas con su particular estructura ecoloacutegica de soporte y de los activos
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naturales y bienes culturales de la regioacuten subraya los desafiacuteos caldenses que tenemos para KDFHUGHampDOGDVXQsup3FRQVWUXFWRFXOWXUDOacute bajo la siguiente premisa
Un espacio geograacutefico en siacute no es el territorio entendido eacuteste como una construccioacuten social e histoacuterica donde la cultura es el fruto de la Interaccioacuten de dos sistemas complejos el natural y el social
El Paisaje Cultural Cafetero como sistema de produccioacuten adaptado a las laderas del troacutepico andino los riacuteos Cauca y Magdalena con sus comunidades de pescadores y ecosistemas de tierra caacutelida y nuestros paacuteramos y reservas forestales protectoras que se ubican entre el bosque andino montano alto y el paisaje de glaciares como bienes patrimoniales son tres territorios diferenciados sujetos de derechos bioculturales y no simples espacios con valiosos recursos objeto de explotacioacuten para satisfacer los apetitos del mercado
Cultura y medio ambiente
Imagen2 El Medio Ambiente Claudia Torres Arango
El Medio ambiente que inicialmente es un medio fundamentalmente natural gracias a la cultura puede ser transformado y constituirse finalmente en un medio paranatural
ecoloacutegicamente soacutelido
La ecologiacutea es la ciencia que se estudia los seres vivos y su relacioacuten con el haacutebitat Un ecosistema es el conjunto de relaciones entre las comunidades de organismos vivos y el medio ambiente que habitan
Los ecosistemas pueden ser acuaacuteticos o terrestres los primeros cuando habitan mares costas lagos riacuteos y humedales y los segundos cuando se ubican en el relieve emergido sobre montantildeas planicies valles desiertos o glaciares
De otro lado la cultura donde se incluyen saberes valores y creencias de un grupo social incluye los medios materiales y organizacionales que desarrollan las comunidades para garantizar la pervivencia y el desarrollo
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En el caso caldense estos temas son relevantes por dos razones desconociendo el caraacutecter mestizo del territorio hemos invisibilizando el fundamental aporte cultural de nuestras comunidades negras e indiacutegenas HQXQSURSyVLWRSHUYHUVRGHsup3Elanquear la UD]DacuteODSURGXFFLyQOLWHUDULDGHODSURYLQFLDHLJXDOPHQWHYHQLPRVGHJUDGDQGRHOPHGLRambiente presionado la estructura ecoloacutegica del territorio a tal punto que en el Iacutendice de Competitividad Nacional 2019 con una nota de 36310 en sostenibilidad ambiental por
Caldas 1
Imagen3 Caldas Biomas Usos del suelo y Mapas de Relieve y viacuteas cuencas hidrograacuteficas y variables climaacuteticas Corpocaldas
Caldas departamento que le aporta el 16 al PIB de la Nacioacuten con una superficie de 7888 km2 una altitud media de 3190 msnm tiene una poblacioacuten de 993 870 habitantes de los cuales 270 mil son rurales y 300 mil viven en las cabeceras menores
Gracias a su relieve y ubicacioacuten geograacutefica ademaacutes del sistema hidrograacutefico constituido por numerosos riacuteos y quebradas que nacen en las cordilleras Occidental y Central cuenta con dos vertientes que drenan a las cuencas del Magdalena y del Cauca
Entre las zonas de recarga sobresalen los bosques altoandinos y paacuteramos en las altas cordilleras (mesa de Herveo bosques de palma de Cera en Marulanda-Samaria Cerros de Tatamaacute y Caramanta) el Parque Natural de los Nevados la Selva de Florencia y el Alto del
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Nudo como ecosistemas que alimentan tres acuiacuteferos el del valle del Magdalena el del valle del Risaralda y el de la regioacuten de Santaacutegueda
Dado el caraacutecter escarpado del territorio mientras en el oriente caldense existe un potencial hiacutedrico excedentario contrariamente entre el km 41 y La Pintada no existe agua subterraacutenea por el alto grado de deforestacioacuten y presencia de rocas impermeables
Siendo su principal acuiacutefero el valle del Magdalena Centro la cuenca maacutes degradada es la del Riacuteo Chinchinaacute tributario del Cauca como cuna de una conurbacioacuten de 550 mil habitantes
Caldas 2
Imagen4 Escenarios de Cambio Climaacutetico 2011- 2100 para Colombia y el Eje Cafetero Ideam 2015
Aunque en promedio las lluvias anuales variacutean entre 2000 y 3000 mm las precipitaciones alcanzan los 5000 mm anuales en el Nor-Oriente caldense y soacutelo 1500 mm al antildeo en el Centro-Norte sobre el corredor del Cauca y la alta cordillera
En cuanto a coberturas seguacuten Corpocaldas de una extensioacuten de 744 mil Ha las aacutereas verdes del departamento en 2010 eran 163 mil Ha en bosques (22) 265 mil Ha en cultivos (36) y 300 mil Ha en pastos y rastrojos (40) tres cuantiacuteas que cubren el 98 de su escarpado y deforestado territorio
En el anaacutelisis de vulnerabilidad para el departamento dado el estado de las coberturas habraacute que intensificar acciones para enfrentar la amenaza del cambio climaacutetico ya que seguacuten el IDEAM para el fin de siglo la temperatura podraacute aumentar en
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24degC en promedio con valores mayores en la cuenca del Magdalena y en el cantildeoacuten del Cauca
Y de acuerdo a los escenarios proyectados la precipitacioacuten que se incrementaraacute en la cuenca del Cauca en el pie cordillerano desde Villamariacutea y Manizales hasta Salamina alcanzaraacute maacuteximos de un 30 y 40 En el Oriente no se esperan incrementos en las precipitaciones
La sociedad
Imagen5 Personajes de los Mundos de Samoga
Los habitantes de la sup37LHUUDGHOFDIpacuteSRVHHPRV una cultura donde inciden determinantes de la caucanidad y la antioquentildeidad relacionados con los modos de produccioacuten de la mineriacutea en la Colonia y con los de la actividad agraria que florece en el siglo XIX en ambos escenarios
Primero en la mineriacutea auriacutefera los modos de produccioacuten fueron diferentes en la Provincia del Cauca se soportaba en la esclavitud mientras en la de Antioquia dependiacutea del trabajo del minero independiente Segundo mientras el modelo agrario caucano era el latifundio soportado en un reacutegimen de servidumbre el modelo de produccioacuten cafetera al sur de Antioquia surge del trabajo asalariado y del minifundio propiedad del colono
No obstante el cafetero tambieacuten se enriquece del aporte librepensador del caucano de clase media fruto de una apertura cultural que lo orienta al comercio el payaneacutes que al explotar el oro de Barbacoas recibiacutea informacioacuten de la Capitaniacutea de Panamaacute tambieacuten recibiacutea informacioacuten del Virreinato del Peruacute por depender de Quito e informacioacuten de la Nueva Granada con quien finalmente comerciaba
Pero tras deacutecadas de verdaderas proezas cafeteras abandonamos un modo de produccioacuten que engrandecioacute a Colombia entre 1900 y 1970 por apostarle a la Revolucioacuten Verde con el monocultivo del cafeacute y renunciar a la caficultura orgaacutenica los campesinos con solo dos antildeos de escolaridad al no poder asimilar el modelo financiero y tecnoloacutegico de la caficultura moderna vendieron su tierra para emigrar a la ciudad generando una inversioacuten demograacutefica en la que el paiacutes rural se urbaniza
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Historia regional
Imagen6 Paisaje cafetero Maestro Luis Guillermo Vallejo
Histoacutericamente este territorio biodiverso plurieacutetnico mediterraacuteneo y multicultural ubicado en el troacutepico andino desde la fundacioacuten de Manizales hasta cerrar el siglo XX ha experimentado cambios estructurales asiacute un primer periacuteodo de supervivencia que parte de la fundacioacuten de Manizales otro de crecimiento econoacutemico en el que se crea el departamento uno maacutes de verdadero desarrollo con sabor a cafeacute otro de profunda crisis entre 1970 y final del siglo y por uacuteltimo el actual de crisis despueacutes de abandonar la sociedad industrial de ayer Veamos
Culminado el primer periacuteodo caracterizado por una economiacutea de subsistencia en el que la aldea fundacional emplazada sobre una retiacutecula ortogonal pasa por las confrontaciones armadas entre Antioquia y Cauca auacuten con la idea de que la propiedad era un derecho natural seguacuten la Constitucioacuten de 1886 entramos a una segunda fase de acumulacioacuten favorecida por el fin de la Guerra de los Mil Diacuteas (1903) en la que se crea el departamento (1905) ya que gracias al cafeacute se cambian los caminos de arrieriacutea por modos de transporte como el cable aeacutereo (1923) el ferrocarril (1927) y los vapores por el Cauca y Magdalena para exportar el grano
En este segundo periacuteodo que cierra tras la gran crisis de 1929 en el que se dan los pavorosos incendios de los antildeos 20 y evoluciona la arquitectura vernaacutecula del bahareque
gracias a la apertura cultural que acompantildea la actividad exportadora el meridiano econoacutemico de Colombia cruza por Manizales y se crea ademaacutes de la caacutemara de comercio (1913) la SMP (1912) cuando seguacuten el censo de 1912 Manizales contaba con 34720 habitantes Pereira con 18418 y Armenia con 13720
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Vendraacute luego la tercera etapa de verdadero desarrollo el periacuteRGRGHODVsup3FKLYDVMHHSDRVacuteHQHOTXHORVEHQHILFLRVGHODFDILFXOWXUDVHLUULJan al campo para abrir caminos electrificarlo y dotarlo de acueductos escuelas y puestos de salud gracias a los Comiteacutes de Cafeteros
Y finalmente con la revolucioacuten verde ademaacutes de perder la salud del suelo y del agua al sustituir el sombriacuteo y la biodiversidad por monocultivos y agroquiacutemicos conforme destruimos los elementos tangibles e intangibles de nuestro patrimonio cultural y natural la Colombia
agraria se fue urbanizando
El territorio
Para desarrollar la identidad del Eje Cafetero como regioacuten biodiversa y pluricultural
el Museo Interactivo Samoga de la UN de Colombia Sede 0DQL]DOHVKDSURSXHVWRsup36LHWHPXQGRVacuteTXHLQWHUSUHWDQHOWHUULWRULRFRPRXQDFRQVWUXFFLyQ social e histoacuterica En dicha propuesta mientras tres mundos los del arte la cultura y la tecnologiacutea contemplan las estrategias necesarias para dar respuesta a las problemaacuteticas de la ecorregioacuten a partir de su potencial natural y cultural para su descripcioacuten se presenta el con cuatro subregiones recurriendo a una analogiacutea con los cuatro elementos aristoteacutelicos asiacute
3RU el Mundo de la Tierra Pachamama que recoge el occidente minero con Anserma Marmato y Riosucio un lugar de marimbas de resguardos de carnavales y de negritudes y ademaacutes una subregioacuten panelera con arquitectura de tapia pisada y vocacioacuten minera en el oro de Marmato y Riosucio existe maacutes novela y poesiacutea que en el cafeacute para este territorio trieacutetnico y colonial la muacutesica es el currulao
3RU el Mundo del Agua Bachueacute en la subregioacuten magdalenense con su recurso hiacutedrico excedentario es el oriente caldense tierra de ranchos de hamacas de chinchorros de subiendas de bagres nicuros y bocachicos del petroacuteleo de Barranca de la historia de los vapores por el riacuteo y de la Expedicioacuten Botaacutenica Es la subregioacuten del bunde donde sobresalen el bosque de Florencia y los humedales del Magdalena
3RU el Mundo del Aire Yurupariacute donde el aroma de la tierra del cafeacute cubre los dos ejes de la colonizacioacuten antioquentildea es la regioacuten Cafetera propiamente dicha que empieza en Neira y llega hasta el norte del Valle es la tierra de las chivas del bahareque de guadua de los cables aeacutereos de los Ferrocarriles Cafeteros del bambuco y la muacutesica de carrilera En este territorio de guaduales y yarumos la gastronomiacutea se relaciona con el plato montantildeero
3RU el Mundo del fuego Chiminigagua para la alta cordillera con sus volcanes y las feacutertiles tierras de San Feacutelix-Murillo un espacio geograacutefico que tiene sus propios iacuteconos en el coacutendor el pasillo la ruana de Marulanda los caminos empalizados la palma de cera el pasillo y el sombrero aguadentildeo Es el territorio del paacuteramo y el bahareque sup3SDUDGRacuteRHQWDEODGR
Pachamama el mundo de la tierra
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Imagen7 Iacuteconos del Mundos de la Tierra Samoga
Este territorio de la vertiente occidental del cantildeoacuten del Riacuteo Cauca fue reconocido desde la Colonia por su vocacioacuten minera Y a pesar de que la comunidad indiacutegena se creyoacute extinguida en 1625 existen vestigios de la cultura Umbra diferente a la Embera auacuten viva Alliacute llegan legiones de esclavos africanos cuando los Cartamas fueron exterminados y luego aparecen los ingleses para asegurarse con el oro el pago de los empreacutestitos de la independencia En el siglo XVI Espantildea explotaba la mina auriacutefera maacutes grande del orbe localizada en el cerro Quiebralomo por entonces jurisdiccioacuten de la Gobernacioacuten de Popayaacuten donde existiacutean dos
parcialidades indiacutegenas vecinas al lugar Cantildeamomo y la Montantildea
Riosucio es el nuacutecleo cultural maacutes relevante del territorio y de la artesaniacutea folcloacuterica maacutes antildeeja del departamento Brillan los artesanos de la alfareriacutea en Cantildeamomo y Lomaprieta de la ceraacutemica en Portachuelo de la cesteriacutea de bejuco en la Zulia y El Salado en la Montantildea y en San Lorenzo de las esteras de enea y cantildea brava de la Montantildea del cogollo de la cantildea brava y de la sombrereriacutea en Travesiacuteas y Pasmiacute en San Lorenzo y de las tallas en palo de naranjo de Tumbabarreto
Sabemos que unas cadenas productivas con identidad cultural y servicios ambientales de productores organizados expresando los iacuteconos culturales de la regioacuten como tierra de resguardos y negritudes con sus comunidades indiacutegenas en Anserma y Riosucio y ancestros afrodescendientes en Marmato y Guamal son factores para aprovechar el potencial humano
Bachueacute el mundo del agua
Imagen8 Iacuteconos del Mundos del Agua Samoga
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ltXPDsup3UtRDPLJRacuteR+XDQFD-KDRsup3UtRGHODVWXPEDVacuteEDXWL]DGRHQSRUDVWLGDV5tRde la Magdalena fue a lo largo de cuatro siglos y medio el principal medio de transporte en Colombia y el eje de desarrollo nacional Urge una declaratoria que priorice al riacuteo Magdalena como uno de los escenarios maacutes representativos en la historia del paiacutes a partir del concepto del territorio como sujeto de derechos
Si su cuenca es el haacutebitat donde se dan nuestras relaciones con el bioma andino tropical tambieacuten el riacuteo pese a haber sido fundamental como ruta de acceso para la ocupacioacuten del
territorio y como medio para la consolidacioacuten de la nacioacuten durante el siglo XIX hoy como viacutectima del olvido se encuentra degradado y contaminado
Amparar sus derechos ambientales es darles primaciacutea a sus 30 mil pescadores y a los humedales y bosques secos que lo circundan no soacutelo para ponerle liacutemites a las intervenciones que buscan establecer un canal navegable para que no alteren su vaguada ni los humedales como ecosistemas vitales sino tambieacuten para ordenar el cumplimiento de las acciones que demanda su recuperacioacuten integral
Gracias al compromiso trabajo y conocimiento ancestral aportados por las comunidades de base del Magdalena Centro de Colombia y al acompantildeamiento de los actores estrateacutegicos de dicha regioacuten las acciones emprendidas para resolver los conflictos socio-ambientales en este territorio vecino al Riacuteo Magdalena por el PDP-MC se vienen transformando en hechos y en lecciones de Paz y de esperanza aportados por sus propios habitantes
Yurupariacute el mundo del aire
Imagen9 Iacuteconos del Mundos del Aire Samoga
El Paisaje de la Ecorregioacuten Cafetera tiene una importancia fundamental no soacutelo para la apropiacioacuten de los procesos de construccioacuten de este Territorio biodiverso multicultural y mestizo de Colombia y de la identidad cultural sino tambieacuten como instrumento para enfrentar sus desafiacuteos socio ambientales y para el fortalecimiento de la economiacutea lo que incluye la caficultura y el turismo en beneficio de la economiacutea campesina
Aspectos relevantes de la historia econoacutemica regional del Eje Cafetero tales como la fundacioacuten de Manizales ocurrida en el marco de la colonizacioacuten antioquentildea los impactos de los ferrocarriles cafeteros la irrigacioacuten de los beneficios del cafeacute a las zonas rurales y los impactos de la Revolucioacuten Verde en la ecorregioacuten cafetera son tres hitos que actuacutean como teloacuten de fondo para enunciar las problemaacuteticas socioambientales de la ciudad y la regioacuten
Resulta necesario diferenciar una caficultura autaacuterquica nutrida de elementos culturales de otra caficultura de corte agroindustrial no amigable con el medio ambiente
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La primera de caraacutecter artesanal donde el valor agregado alienta a unas comunidades rurales que le han apostado a su organizacioacuten como base para su cadena productiva y la produccioacuten orgaacutenica limpia y la segunda intensiva en productos de base quiacutemica para enormes voluacutemenes de cafeacute pergamino en la que se generan utilidades para quienes controlan el mercado a costa de la biodiversidad
Con la Revolucioacuten Verde nuestros campesinos que no asimilaron los paquetes
financieros y tecnoloacutegicos de la nueva caficultura atraiacutedos por el espejismo de la ciudad migraron para vivir otra crisis la del empobrecimiento y notable desempleo que arrincona a las masas urbanas de las capitales cafeteras entre la informalidad y la delincuencia
Chiminigagua el mundo del fuego
Imagen10 Iacuteconos del Mundos del Fuego Samoga
En la regioacuten San Feacutelix-Murillo sobre la alta cordillera una tierra de arrieros donde empalizadas entre neblina y pantanos imponen los desafiacuteos del paacuteramo y del bosque altoandino tambieacuten el cambio climaacutetico donde las mayores precipitaciones que tendraacuten incrementos de hasta el 40 iraacuten acompantildeadas de un incremento de la temperatura que en Caldas para finales de siglo podriacutea ser entre 1degC y 3degC seguacuten el lugar reclama investigacioacuten e instrumentacioacuten de la amenaza cambios en los modelos socioambiental agropecuario y de ocupacioacuten del territorio y poliacuteticas puacuteblicas para una planificacioacuten que incorpore la adaptacioacuten al cambio climaacutetico y la gestioacuten integral del riesgo
En el territorio urge preservar el PNN de los Nevados y las Reservas Forestales del territorio por ser fundamentales para la conservacioacuten de la bioacutesfera como haacutebitat de especies endeacutemicas y en peligro de extincioacuten y ecosistemas con funciones reguladora del patrimonio hiacutedrico y del clima
No siendo despreciable el impacto de los fenoacutemenos climaacuteticos exacerbados para el medio urbano para dimensionar su perjuicio en el transporte rural y la economiacutea campesina esta puede ser una cadena tiacutepica de eventos al arreciar las lluvias se incrementaraacuten las tasas de erosioacuten y remocioacuten masal de las laderas de fuerte pendiente conforme avance la socavacioacuten de los torrentes causando la sedimentacioacuten de cieacutenagas y demaacutes humedales en los valles de salida de los riacuteos
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Ademaacutes el riesgo asociado a volcanes como el Ruiz y Cerro Bravo que por sus coeficientes explosivos difieren por su alcance y tipos de erupciones asiacute tengan en comuacuten un caraacutecter explosivo dado el cambio climaacutetico habraacute que considerar el impacto sobre los ecosistemas asociados a un cambio altitudinal de 170 m por grado de temperatura
Mundos Chiacutea Bochica y Chibchacum
Imagen11 Iacuteconos de los Mundos del Arte la Ciencia y la Tecnologiacutea Samoga
Los tres mundos restantes de las artes (Chiacutea) la ciencia (Bochica) y la tecnologiacutea (Chibchacum) subrayan la importancia de la ciencia la tecnologiacutea y la identidad cultural como factores clave para resolver la brecha de productividad e ingresos que sume en la pobreza a cerca de 170 mil caldenses que habitan en los medios rurales y 300 mil maacutes de las cabeceras menores
Cuando se enuncia el desarrollo sostenible y sustentable se expresa en teacuterminos de tres pilares el ecoloacutegico el social y el econoacutemico por lo que la cultura como campo que abarca a la ciencia donde naturaleza y sociedad son variables culturales con relaciones dialeacutecticas siempre ha escapado al ser olvidada como determinante fundamental del desarrollo En las universidades donde se sabe de Ciencia y Tecnologiacutea poco se conoce de los Saberes Ancestrales
El bajo nivel educativo va maacutes allaacute de la baja calidad de la educacioacuten se relaciona con un modelo educativo desmotivante pensado para la sociedad industrial de ayer y no para esta eacutepoca del protagonismo del conocimiento Dicho modelo centrado en las ciencias naturales las matemaacuteticas y el lenguaje no desarrolla el talento humano al dejar en un segundo plano las humanidades y olvidarse de las artes la cultura y el desarrollo del cuerpo humano
En conclusioacuten debemos llegar a las metas propuestas en el documento sup3ampRORPELD$O)LORde
OD2SRUWXQLGDGacute que proponiacutea la Misioacuten de Ciencia Educacioacuten y Desarrollo en 1994 cuyo objetivo era avanzar en una cultura cientiacutefica bajo el presupuesto de que sin ciencia tecnologiacutea e innovacioacuten no hay desarrollo sostenible
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PCCC
Imagen12 Los Mundos de Samoga Disentildeadora Visual Carolina Calderoacuten Franco
Se requiere un paisaje resiliente en este territorio biodiverso multicultural y mestizo deforestado cuya problemaacutetica pasa por la adaptacioacuten al cambio climaacutetico y por la crisis de la economiacutea rural campesina de base artesanal la clave estariacutea en el Paisaje Cultural Cafetero de Colombia PCC por representar una oportunidad para hacer de dicho instrumento un
factor de desarrollo rural integral en 47 municipios en su aacuterea principal y 4 maacutes de su aacuterea de influencia ya que alliacute se comprenden 340 mil hectaacutereas de la zona rural en 858 veredas cafeteras donde habitan cerca de 500 mil personas Dada la disrupcioacuten del modelo cafetero para lograr su desarrollo rural y adaptarlo al cambio climaacutetico iquestpor queacute no declarar sujeto de derechos bioculturales el territorio del Paisaje Cultural Cafetero bajo los preceptos de la declaratoria de la UNESCO Lo anterior permitiriacutea recuperar la vida de las comunidades rurales y la reconversioacuten de su modelo agrario cafetero convertido en una agroindustria que ha destruido la biodiversidad para abrir un claro de luz en este sector cuya crisis se explica por no haberle incorporado valor agregado al grano de oro Con el PCC la suerte de los pequentildeos poblados cafetaleros dependeraacute de la salud del suelo y del agua del sombriacuteo para la biodiversidad del transporte rural del bahareque como arquitectura vernaacutecula del bioturismo y de la venta de servicios y artesaniacuteas que expresen nuestro patrimonio cultural y natural
La gran cuenca del Magdalena
Las declaratorias que han priorizado a los riacuteos Cauca y Magdalena como sujetos de derechos no solo reconocen dos escenarios representativos en la historia del paiacutes sino que tambieacuten blindan a las comunidades de pescadores y ecosistemas presentes en sendos territorios de los impactos asociados a la devastadora accioacuten de la infraestructura veacutease el caso de Hidroituango donde la presa interrumpiendo la conectividad bioloacutegica afecta a los pescadores aguas arriba y aguas abajo
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Imagen13 Perfil longitudinal del Riacuteo Grande de La Magdalena por Hidrochina (Cormagdalena)
Si la cuenca de un gran riacuteo es el haacutebitat donde se dan nuestras relaciones con el bioma andino tropical tambieacuten el Magdalena pese a haber sido fundamental como ruta de acceso para la ocupacioacuten del territorio y como medio para la consolidacioacuten de la nacioacuten durante el siglo XIX hoy viacutectima del olvido degradado y contaminado e igualmente con la amenaza de jarillones y otros factores que al dantildear cantildeos secan los humedales con una carga de 150 MT anuales aportados desde las cuencas deforestadas de sus tributarios es uno de los riacuteos de mayor aporte de sedimentos del planeta
Amparar los derechos ambientales es darles primaciacutea a sus decenas de miles de pescadores
de ambos riacuteos y a los humedales y bosques secos que los circundan no soacutelo para ponerle liacutemites a las intervenciones que buscan establecer un canal navegable por el Magdalena para que no alteren su vaguada ni los humedales como ecosistemas vitales sino tambieacuten para ordenar el cumplimiento de las acciones que demanda la comunidad del bajo Cauca para su recuperacioacuten integral
El Riacuteo Cauca Es el afluente maacutes importante del Magdalena en su recorrido de 1204 km de longitud entre el macizo colombiano y el Brazo de la Loba en la Depresioacuten Momposina bantildea 183 municipios de siete departamentos del paiacutes dos de ellos -Antioquia y Caldas- compartiendo cuenca con el Magdalena A la importancia de la cuenca del Cauca como haacutebitat de millones de habitantes y fuente de riqueza por las actividades productivas que alberga entre las que sobresalen la generacioacuten eleacutectrica el cultivo de cafeacute la industria azucarera la explotacioacuten minera la actividad agropecuaria y otros sectores industriales deben sumarse ademaacutes de las problemaacuteticas de la sedimentacioacuten fruto de la deforestacioacuten en zonas de alta pendiente de la contaminacioacuten urbana por vertimientos residenciales industriales y agriacutecolas de la fragmentacioacuten de los ecosistemas los conflictos del suelo las tensiones relacionadas con el ejercicio del gobierno y la autoridad relacionadas con problemaacuteticas como la presencia de actores armados narcotraacutefico y grandes inversionistas y muacuteltiples problemaacuteticas del orden social no soacutelo en los medios urbanos sino tambieacuten en los rurales por hacer parte de la dimensioacuten socioambiental que gravita en los escenarios rurales de toda la cuenca
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Habraacute que tener en cuenta que en la cuenca hidrograacutefica de 63300 kmsup2 el complejo territorio que bantildea el riacuteo presenta tres regiones
Las dos primeras en la regioacuten Andina pasando por dos escenarios antagoacutenicos despueacutes de salir de la cuenca alta y recorrer desde su nacimiento en la laguna del Buey del Macizo Colombiano hasta Salvajina continuar por la feacutertil regioacuten natural el valle geograacutefico del riacuteo entre Suaacuterez (Cauca) y la Virginia (Risaralda) donde la corriente de suave pendiente es meaacutendrica entra a la cuenca media al pasar por el Eje Cafetero y Antioquia donde el riacuteo que
incrementa su pendiente y se encantildeona con su cauce tortuoso no es navegable para finalmente entrar a la cuenca baja desde Tarazaacute (Antioquia) y bantildear en el Bajo Cauca tierras de Sucre y Boliacutevar hasta su desembocaraacute sobre el Brazo la Loba del Magdalena en la Mojana
Igualmente se deberaacute hacer una segunda diferenciacioacuten para separar las cabeceras urbanas riberentildeas de primero y segundo orden del resto de cabeceras Los municipios riberentildeos de primer orden son 87 y los de segundo orden 103 Y las ciudades capitales que se encuentran dentro del aacuterea de influencia geograacutefica del Riacuteo Cauca son Cali Manizales Medelliacuten Pereira y Popayaacuten
El PNN de Los Nevados
Imagen14 PNN de los Nevados y SRAP plusmnEje Cafetero
Cuenta la Ecorregioacuten Cafetera con cuatro Parques Naturales Nacionales PNN el de los Nevados el Tatamaacute la Selva de Florencia y el Santuario de Fauna y Flora Otuacuten-Quimbaya
El Sistema Regional de Aacutereas de Protegidas SIRAP de la Ecorregioacuten Cafetera en jurisdiccioacuten de 92 municipios de cinco departamentos plusmn Eje Cafetero N de del Valle del Cauca y NW de
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Tolima- conformado por las CAR y soportado en El Nodo Regional del Cambio Climaacutetico del Eje Cafetero creado hace 10 antildeos es un proceso de planeacioacuten participativa que incorpora conceptos de ordenamiento territorial para la gestioacuten ambiental y un modelo de desarrollo sostenible desde el antildeo 2000 ha venido vinculando el tema de cambio climaacutetico en su plan de accioacuten
No obstante a pesar de la Ley 99 de 1993FXR$UW1GLFHsup3DV]RQDVGHSiUDPRVsubpaacuteramos los nacimientos de agua y las zonas de recarga de acuiacuteferos seraacuten objeto de
proteccioacuten especialacute este valioso patrimonio estaacute amenazado no soacutelo por el cambio climaacutetico sino tambieacuten por los histoacutericos pasivos ambientales y presiones actuales de naturaleza antropogeacutenica
Opciones de Caldas
Imagen15 San Feacutelix Caldas httpsgenteyalgomasfileswordpresscom
Mientras la participacioacuten en el PIB del Eje Cafetero equivale al 4 del PIB nacional la de Caldas que es del 16 muestra la siguiente estructura 55 para el sector terciario 25 para el sector secundario 14 para el sector primario y 7 para los impuestos Auacuten maacutes el PIB departamental entre 2004 y 2014 crecioacute en promedio 26 contra una media nacional anual del 48 para el mismo periacuteodo
Cabe entonces preguntase iquesten cuaacuteles sectores y actividades econoacutemicas tienen la regioacuten y Caldas
posibilidades de crecimiento con queacute estrategias y para cuaacuteles objetivos Para empezar eso es posible si se parte de los siguientes elementos a- del potencial minero-energeacutetico de Caldas sentildealado en el respectivo Plan 2006-2016 subrayado por 120 explotaciones y depoacutesitos de minerales de 220 que posee el Eje Cafetero seguacuten el Inventario Minero de Ingeominas (1972) y por un recurso hidroenergeacutetico aprovechable equivalente a 2000 Mw del cual solo se ha aprovechado la cuarta parte b- de la posicioacuten geoestrateacutegica de La Dorada y del Km
41 para la implementacioacuten de un sistema intermodal de carga en la regioacuten Andina si se articulan ambos escenarios mediante el modo ferroviario y c- de los beneficios derivados de la declaratoria del Paisaje Cultural Cafetero PCC como Patrimonio Cultural de la Humanidad como solucioacuten a la ya profunda crisis cafetera y como detonante del turismo regional
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Sobre la importancia de extender la hidroviacutea a Purnio por ser un sitio no inundable que integrariacutea carretera ferrocarril e hidroviacutea con lo cual el Puerto Multimodal de la Dorada movilizariacutea 6 millones de toneladas anuales es que el PIB de Caldas creceriacutea 12 del PIB nacional y un 04 maacutes con lo cual el PIB se duplicariacutea si se incluyen ocho plantas minero-energeacuteticas propuestas en el Plan Minero de Caldas 2010-2016 por Gabriel Poveda Ramos que se sentildealaraacuten maacutes adelante
Turismo en Caldas
En primer lugar Caldas deberaacute potenciar el sector terciario donde la principal barrera podriacutea ser el factor educativo dado que el nivel de escolaridad de nuestra poblacioacuten soacutelo alcanza a superar los 4 antildeos en la zona rural y los 10 antildeos en la urbana y a futuro el fortalecimiento de la economiacutea verde y la economiacutea naranja gracias a la expansioacuten de las TIC cuya red cubre el departamento maacutes oportunidades para acceder a programas de formacioacuten superior desde la provincia y para la oferta de bienes y servicios desde dichos lugares Mientras en Colombia el aporte del turismo al PIB 2005 fue del 23 a nivel mundial ese aporte llegoacute al 106 generando uno de cada ocho empleos Igualmente la economiacutea naranja tiene una participacioacuten del 33 en el PIB cuantiacutea cuatro veces superior a la del cultivo del cafeacute (08) El Paisaje Cultural Cafetero PCC podriacutea ser un factor detonante para una meta de mediano plazo en el sector turiacutestico del 10 en el PIB de la ecorregioacuten con dos componentes la liacutenea ecoloacutegica y el aacuterea de la salud mediante estrategias que articulen esfuerzos regionales A modo de balance este cluacutester de turismo Regional para Caldas 1- El Termalismo tanto en el cantildeoacuten del Chinchinaacute come del Riacuteo Claro 2- La ruta del PNNN con sus volcanes y paisajes del ecosistema de Paacuteramo 3-El patrimonio Arquitectoacutenico de Neira Salamina y Aguadas
soportes de la declaratoria patrimonial del PCC 4- El Carnaval de Riosucio el Encuentro de la Palabra y los jolgorios del alto Occidente 5- El Centro Histoacuterico de Manizales con su arquitectura republicana museos y monumentos 6- La ruta de la Expedicioacuten Botaacutenica y de los Vapores en el Magdalena Centro entre Mariquita- Guaduas y Honda -La Dorada 7- Los bosques alto andinos para el avistamiento de aves en Riacuteo Blanco El Recinto del Pensamiento Alto Corozal y la reserva de La Chec 8- El Nodo Cafetero Chinchinaacute plusmn Palestina con Buencafeacute Liofilizado de Colombia el Centro de Investigaciones del Cafeacute (CENICAFE) la Cooperativa
de Caficultores y las grandes haciendas y pequentildeas fincas cafeteras 9plusmn El Bosque de Palmas de Cera en el Valle de la Samaria de San Feacutelix109- (Osup3EDOFyQGHOSDLVDMHacuteGHO occidente caldense en Belalcaacutezar con su monumento al Cristo Rey en San Joseacute y en Risaralda 11- El Parque Natural Selva de Florencia entre Samanaacute y Pensilvania
Plataformas logiacutesticas
Y en segundo lugar las plataformas logiacutesticas imbricadas con los sectores primario y secundario aprovechando la posicioacuten geoestrateacutegica del territorio En Purnio y en La Esmeralda ademaacutes de carboacuten en las vecindades existen subestaciones de 320 mil Kw necesarias para el desarrollo de industrias quiacutemicas de base minera ademaacutes de agua suficiente Finalmente estos dos desarrollos que deben ser paralelos para lograr sinergias regionales deben partir de sendas asociaciones de municipios una entre Honda La Dorada y Puerto Salgar y la segunda entre las potenciales aacutereas metropolitanas de Pereira y Manizales
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Ferrocarril Cafetero cruzando la cordillera Central por el Tuacutenel Cumanday de 42 km a 1250 msnm para unir La Dorada con el Km1 SMP Manizales-UN de Colombia
Ademaacutes del aprovechamiento del manganeso de Apiacutea y Viterbo el yacimiento minero-metaacutelico maacutes importante de Caldas estaacuten las jaguas de los beneficios y de las gangas de las explotaciones auriacuteferas del occidente y de otros lugares para obtener apreciables cantidades de sulfuros de zinc de plomo de hierro de cobre de antimonio y de arseacutenico o zinc metaacutelico y sus derivados de las arenas siliacuteceas de alta pureza en cuarzo (SiO2) existentes
en Pueblo Rico y el Valle del Cauca y posiblemente en Riosucio-Supiacutea-Quinchiacutea explotadas y complementadas con otras de Antioquia y Tolima se podriacutean implementar industrias de transformacioacuten para silicato de sodio siacutelice-gel y carburo de silicio y de los yacimientos de calizas de La Victoria-La Dorada-Riacuteo La Miel y de Neira-Aranzazu-Salamina una industria de carburo y fosfatos fertilizantes que en un plano de mayor nivel de desarrollo dariacutea origen a plantas de acetileno cianamida cloruro quiacutemicamente puro y cemento
El Ferrocarril Cafetero articulando la hidroviacutea del Magdalena y el Corredor Feacuterreo del Cauca gracias a una reduccioacuten significativa de los costos del transporte por la viacutea de los fletes de conformidad con lo sentildealado en el citado Plan Minero de Caldas la Ecorregioacuten Cafetera puede emprender un desarrollo de industrias pesadas destinadas a transformar la riqueza del subsuelo haciendo uso del potencial carboniacutefero e hidroenergeacutetico del territorio y de los yacimientos propios y vecinos Habraacute que prospectar y valorar estos recursos para garantizar por 25 antildeos el suministro de materias primas
iquestY la economiacutea marroacuten queacute
7DPELpQ la actividad productiva para un desarrollo pensado para la sociedad del conocimiento y no para la sociedad industrial de ayer exige que se centren los esfuerzos
mancomunados de empresarios gobierno y academia para aprovechar las ventajas naturales y culturales de la Ecorregioacuten en la construccioacuten de sinergias entre la nueva economiacutea de las TIC la economiacutea verde y la economiacutea naranja con la economiacutea del conocimiento soportada en centros de investigacioacuten con la Universidad Puacuteblica a la cabeza
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ampRQHODGYHQLPLHQWRGHXQD cuarta revolucioacuten industrial proceso histoacuterico que implica cambios trascendentales al introducirse nuevas tecnologiacuteas relacionadas con la inteligencia artificial y la roboacutetica Caldas y Manizales deben asumir este gran desafiacuteo estrateacutegico global y regional para el cual debe tomar acciones estructurales en relacioacuten con un nuevo modelo educativo que ademaacutes de desarrollar el talento humano les permita prevenir impactos negativos culturales econoacutemicas y territoriales asociados a una brecha digital previendo los cambios no
soacutelo en la produccioacuten y el empleo sino tambieacuten en la sociedad y el medio ambiente
3DUDHOHIHFWR0DQL]DOHVampDOGDVEDMRHVHQXHYRHQIRTXH deberaacuten trazar una estrategia que tenga como objetivo consolidar desarrollos estrateacutegicos relacionados con dos aacutereas las Tecnologiacuteas en Informacioacuten y Computacioacuten (TIC) y la Biotecnologiacutea (verde blanca roja y transversal) encontrando en cada aacuterea una empresa ancla como atractora y empleando la metodologiacutea de cluacutester para obtener ventajas asociativas y conformar masa criacutetica en sendas opciones haciendo del caraacutecter biodiverso del territorio y del notable potencial de las instituciones cientiacuteficas y universidades de la ecorregioacuten cafetera ademaacutes de los centros urbanos vecinos conurbados una ventaja competitiva
Epiacutelogo
Urge reforestar las cuencas abastecedoras de agua y resolver los conflictos entre uso y aptitud del suelo no solo en los medios rurales sino tambieacuten en los urbanos donde igualmente se presiona la estructura ecoloacutegica del territorio caso RFP de Riacuteo Blanco y Chec con el proyecto urbaniacutestico de La Aurora y la Mina de Toldafria
Urge una gestioacuten integral soportada en estrategias de gobernanza para la preservacioacuten del patrimonio hiacutedrico donde ademaacutes de las aguas superficiales y las subterraacuteneas se contemplen el saneamiento baacutesico y la cobertura del servicio en los medios rurales y urbanos
Imagen Usos actuales y potenciales del suelo en la ecorregioacuten cafetera SIR-Alma Mater 2002
Seguacuten el IDEAM con el cambio climaacutetico los principales efectos podriacutean presentarse en los sectores de infraestructura vial y cuencas deforestadas en zonas de alta pendiente debido al aumento de precipitacioacuten y precaria regulacioacuten hiacutedrica Ademaacutes debido al incremento de la temperatura las coberturas nivales hoy en retroceso seguiraacuten
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disminuyendo en volumen al tiempo que los aumentos de humedad relativa afectaraacuten el sector agriacutecola por plagas sostenidas en el tiempo
6H requiere un esfuerzo coordinado en Poliacuteticas Puacuteblicas relacionadas con estrategias y acciones de planificacioacuten y ordenamiento del territorio no solo entre la capital caldense y el departamento sino tambieacuten a nivel de la RAP del Eje Cafetero para implementar proyectos estrateacutegicos de desarrollo econoacutemico y social para la Cultura y el Medio ambiente entre ellos un Plan Maestro de Turismo que incluya El Paisaje Cultural Cafetero y la conformacioacuten e
integracioacuten de las Aacutereas Metropolitanas como paso previo para la consolidacioacuten de la Ciudad Regioacuten del Eje Cafetero
6HUHTXLHUH priorizar el sector rural y corregir el modelo conflictivo de ocupacioacuten del territorio buscando satisfacer la funcioacuten social y ecoloacutegica de la propiedad desarrollando instrumentos de gestioacuten y de desarrollo comunitario para lograr una intervencioacuten que le apueste a la conservacioacuten ambiental e hiacutedrica y a la preservacioacuten de la cultura local y el rescate de los bienes patrimoniales culturales y naturales
3DUDORDQWHULRUDGHPiVGe educacioacuten formacioacuten capacitacioacuten e investigacioacuten se debe fortalecer la institucionalidad y formular de forma participativa los planes de manejo correspondientes
Entre los desafiacuteos del POT departamental estas cinco propuestas
(Q la Dimensioacuten Humana y Social se debe ubicar a las personas en el centro del desarrollo para el desarrollo rural y en general de la provincia la inequidad y la pobreza la carencia de vivienda y de salud la brecha educativa y de ingresos la drogadiccioacuten la exclusioacuten y la violencia de geacutenero la delincuencia y el desempleo son entre otros los temas centrales y los grandes desafiacuteos (n la Dimensioacuten Medio Ambiente y Territorio soportar la sostenibilidad en la responsabilidad social y ambiental y en la gestioacuten integral del riesgo La asociatividad soportada en sinergias territoriales y el transporte rural como catalizador de la pobreza ademaacutes de las barreras asociadas a la condicioacuten mediterraacutenea del territorio la conectividad de la ecorregioacuten y del Eje Cafetero son otros desafiacuteos (Q la Dimensioacuten Produccioacuten e Ingresos priorizar la formacioacuten del capital social sobre el crecimiento econoacutemico y desarrollar poliacuteticas de Ciencia Tecnologiacutea y Cultura como estrategias para cerrar la brecha de productividad (Q la Dimensioacuten Cultura y Educacioacuten el desarrollo de la identidad cultural y de la civilidad como valor supremo de la cultura urbana e implementar un nuevo modelo educativo de cara a la sociedad del conocimiento (Q la Dimensioacuten Poliacutetico Institucional fortalecer la apropiacioacuten social de los procesos de intervencioacuten del territorio como los procesos de gobernanza de paz de desarrollo institucional y de lucha contra la corrupcioacuten con el concurso de la sociedad civil y ONG La participacioacuten en el POT de los actores sociales estrateacutegicos y comunidades de base y los modelos de gestioacuten del territorio entendido como el resultado de procesos sociales e histoacutericos resulta fundamental
Corregir siglos de olvidos e incumplimientos sistemaacuteticos en el territorio invisibilizando
referentes sociales y culturales y sometiendo a la provincia a los a la falta de una planeacioacuten abierta y participativa y a un modelo de intervencioacuten territorial de corte utilitarista emprendido por el Estado y actores econoacutemicos extrantildeos exige ademaacutes de la reparacioacuten de los dantildeos causados el reconocimiento de la urgencia que amerita la solucioacuten de la grave problemaacutetica socioambiental del territorio caldense fortaleciendo su apropiacioacuten social
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DMROD premisa de que existe una brecha entre la accioacuten del Estado y los derechos bioculturales del territorio dada la evidente posibilidad de avanzar en la construccioacuten de un plan de accioacuten integral y concertado con propuestas viables y sostenibles de mediano y largo plazo fruto de un trabajo mancomunado de todos los actores sociales se deberaacute priorizar una poliacutetica puacuteblica soportada en dicha filosofiacutea para que mediante dicho plan de accioacuten resuelva las graves afectaciones que padecen las diferentes regiones de Caldas
De contarse con la voluntad poliacutetica que no se tenido y con una poliacutetica puacuteblica de alto contenido social y ambiental iquestcoacutemo proceder para la ejecucioacuten del plan de accioacuten y para verificar su cumplimiento se deberaacuten implementar un grupo motor conformado por representantes de las regiones de los sectores comunitarios gremiales y acadeacutemicos y otro de veeduriacutea ciudadana con
iquestCoacutemo estamos en Caldas aunque en el Iacutendice de competitividad de 2019 con un puntaje de 59110 aparecemos en el puesto 8 entre 32 departamentos contra una media nacional de 481 donde el Eje Cafetero muestra a Risaralda con 605 y al Quindiacuteo con 552) falta mucho por hacer ya que entre 13 los factores estas son algunas de nuestras fortalezas y debilidades
(Q(QWRUQRSDUDOos Negocios con 734 punteamos Risaralda tiene 720) y Quindiacuteo 687 (Q7amp con 667 superamos a Risaralda (613) y Quindiacuteo (600) (QQQRYDFLyQ y Dinaacutemica Empresarial con 544 superamos a Risaralda (486) y Quindiacuteo (413) (QQIUDHVWUXFWXUDFRQ4 superamos a Risaralda (475) y Quindiacuteo (484) (Q Educacioacuten Superior con 601 aparecemos sobre Risaralda (520) y Quindiacuteo (555) (Q0HUFDGRDERUDl con 648 superamos a Risaralda (625) y Quindiacuteo (492) (Q Educacioacuten Baacutesica con 659 aparecemos entre Risaralda (669) y Quindiacuteo (630)
(Q6RILVWLFDFLyQ y Diversificacioacuten aparecemos entre Risaralda (807) y Quindiacuteo (465) (QHOHVDUUROORQVWLWXFLonal con 648 estamos por debajo de Risaralda (799) y Quindiacuteo (698) (Q Salud con 590 estamos por debajo de Risaralda (609) y Quindiacuteo (606)
(Q6RVWHQLELOLGDG$PELHQWDO con 363 somos antepenuacuteltimos Risaralda obtuvo (500) y Quindiacuteo
(605)
Gracias
Ponencia para el sup3II Encuentro de saberes Dachi KuitaHOYDORUS~EOLFRFRPRFRQVWUXFFLyQGHSD]acutesup35HGGH(VWXGLRV0HWDWHyULFRVVREUHODampLHQFLDHO7HUULWRULRODV3ROtWLFDV3~EOLFDVacuteDGVFULWDDODEscuela Superior de Administracioacuten Puacuteblica ESAP La sede del evento es la Universidad Catoacutelica de Manizales Noviembre 7 y 8 de 2019
ENLACES UN
Amenaza para la Reserva de Riacuteo Blanco en Manizales
CTS Economiacutea y Territorio
Cultura del agua en los riacuteos urbanos
El agua en Colombia glosas
El modelo de ocupacioacuten urbano ʹ territorial de Manizales
El ocaso del bosque andino y la selva tropical
Guerra o Paz y disfunciones socio-ambientales en Colombia
Manizales Foro del Agua 2019
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CAPIacuteTULO 10
ESFUERZOS EN MASAS DE SUELO
101 Introduccioacuten
Se han visto aspectos relacionados con las deformaciones de un suelo sometido a la accioacuten de fuerzas externas (caso del edoacutemetro) y se ha integrado el efecto del agua a su comportamiento igualmente se han definido los liacutemites y estudiado las relaciones de fase del suelo visto como una estructura
trifaacutesica compuesta por soacutelidos agua y aire
LF Liacutemite de fluidez
LL y LP Liacutemites liacutequido y plaacutestico
IP = LL plusmn LP Rango de estado plaacutestico
LR Liacutemite de retraccioacuten
En el estudio de capilaridad (Seccioacuten 613) se vio el efecto de contraccioacuten de un suelo arcilloso por peacuterdida de agua Tambieacuten en la seccioacuten 41 se discutioacute la actividad de las arcillas ligada al estado
plaacutestico del suelo por depender de la cantidad de agua adsorbida sobre las partiacuteculas del suelo
La utilidad de los liacutemites es importante para clasificar suelos pero tambieacuten cuando se tienen que resolver problemas geoteacutecnicos relacionados con los cambios de volumen por la variacioacuten de humedad en el suelo frecuentes en taludes conformados por suelos arcillosos que sufren secado por el calor y el viento se contraen se agrietan y sufren la inestabilidad por deshidratacioacuten Un suelo activo expuesto a variaciones de humedad puede desencadenar problemas de ingenieriacutea por su inestabilidad volumeacutetrica
Pero el comportamiento de un suelo sometido a esfuerzos no es el mismo cuando la velocidad e intensidad de los esfuerzos variacutea La consolidacioacuten ensentildea que un suelo que responde riacutegidamente a una carga suacutebita e instantaacutenea responderaacute plaacutesticamente ante una carga de largo plazo en virtud de un proceso de drenaje que es controlado por la permeabilidad del suelo
Figura 101 fases del suelo
Soacutelidosemi-soacutelido
Plaacutestico
Liacutequido viscoso
Liacutequido
Incremento
de voluacutemen
Incremento de voluacutemen de agua
LR
LP
LL
LF
wIP
(101) 2 m
pesoen
IPA
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b) 102 Estructura del suelo y esfuerzos
La faacutebrica textural del suelo tiene dos posibilidades extremas es floculada como los suelos marinos que presentan contacto bordeplusmncara gracias a fuerzas de atraccioacuten eleacutectrica o dispersa cuando las partiacuteculas se disponen paralelas porque se repelen eleacutectricamente Al cargar un suelo los desplazamientos por deformacioacuten de carga tienden a desplazar las partiacuteculas y los enlaces electroquiacutemicos pueden deshacerse para que la faacutebrica estructural quede dispuesta en forma paralela
El comportamiento mecaacutenico dependeraacute de la estructura del suelo El suelo floculado ofrece mayor permeabilidad alta resistencia y baja compresibilidad
gracias a las fuerzas electroquiacutemicas entre las partiacuteculas
Tabla 101 Factores de comportamiento del suelo
Suelo Factores de formacioacuten del suelo Factores de comportamiento
Consolidado
Naturaleza de los sedimentos AElig Esfuerzos
Meacutetodo de transporte y sedimentacioacuten AElig Tiempo
Naturaleza del medio de sedimentacioacuten AElig Agua
Compacto
Naturaleza del suelo AElig Entorno fiacutesico
Energiacutea y tipo de compactacioacuten AElig Perturbacioacuten
Humedad de la muestra en obra AElig Medio y factores intriacutensecos
Figura 102 Curvas esfuerzo deformacioacuten
e
s
Elaacutestico
e
s
Plaacutestico
e
s
Elasto-viscoso
e
s
Visco-Elastico
Asociaciones
mecaacutenicas con el tipo de
curvas s-e
Flocualda Dispersa
Figura 103 Faacutebrica textural del suelo
Agua salada Agua dulce
Suelos inalteradosSuelo remoldeado
Figura 104 Estructura del suelo
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a Presioacuten Con el aumento de la presioacuten aumenta la resistencia al esfuerzo cortante disminuye
la compresibilidad y se reduce la permeabilidad Lo contrario cuando disminuye la presioacuten de confinamiento de un suelo despueacutes de retirar cargas (de suelo u otras) Si el suelo estaacute en equilibrio bajo la misma presioacuten que ha experimentado en su historia geoloacutegica se denomina suelo normalmente consolidado (NC) En el canal de Panamaacute las lutitas de los taludes fallaron porque despueacutes de las excavaciones perdieron la resistencia al cortante
b Tiempo Esta variable tambieacuten influye en el comportamiento como las presiones la humedad y las condiciones del medio El agua puede salir por efecto de las cargas y los esfuerzos son asumidos por el suelo Las reacciones quiacutemicas y otros procesos de degradacioacuten requieren tiempo y tambieacuten la velocidad de aplicacioacuten de las cargas condicionan el tipo de respuesta del suelo
c Agua Los dos efectos principales sobre el suelo causados por el agua son la reduccioacuten de la cohesioacuten entre las partiacuteculas arcillosas y la modificacioacuten de los esfuerzos del suelo al aumentar ODSUHVLyQGHSRURsup38acuteGLVPLQXLUHOHVIXHU]RHIHFWLYRsup3sacuteDDUFLOODHQHVWDGRVHFRHVUHVLVWHQWHy sumergida no
d El entorno Tambieacuten puede condicionar y modificar el comportamiento la naturaleza del fluido intersticial y la temperatura de una arcilla sedimentaria o compactada pueden variar en el tiempo Si la arcilla era marina por lixiviacioacuten el flujo primitivo se hace menos salino y con ello se reduce la fuerza de atraccioacuten electrostaacutetica entre partiacuteculas del suelo variando su resistencia al corte las arcillas sensitivas que son de elevada susceptibilidad a los fenoacutemenos de lixiviacioacuten son de naturaleza marina depositadas en alto grado por floculacioacuten pero si el lavado reduce los enlaces cara borde la arcilla tiende a la dispersioacuten y el suelo a presentar fallas por cortante
103 ESFUERZO VERTICAL Y HORIZONTAL (suelo drenado)
Figura 105 Pruebas comunes de esfuerzo deformacioacuten
sv
sh
s0=sh=sv
= s03e z
sv
D = sve z
sv
= sze z
sv
0
sv
sh
svgtsh
D
N
T
N= cte
G = tzxdzx