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Excavaciones A Cielo Abierto
Excavaciones A Cielo Abierto
Excavaciones A Cielo Abierto
ABIERTO.
EXCAVACIONES A CIELO
Tal vez uno de los aspectos ms importantes que debemos tener en cuenta al hacer una
excavacin a cielo abierto es aquel relativo a su estabilidad.
Por esta razn las investigaciones tendientes a conocer las condiciones de estabilidad de
taludes, en este tipo de obras, son de mayor importancia.
Se considera que los estudios de estabilidad deben ser efectuados por un gelogo con
experiencia en geotecnia, ya que las condiciones geolgicas son las que en general rigen
el comportamiento mecnico de un talud.
Otro factor importante que hay que tomar en cuenta es conocer si la excavacin se
realizar en suelo o bien en roca porque el comportamiento mecnico cambia de
acuerdo con el material presente, adems de que los mtodos de excavacin tambin
sern diferentes.
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EXCAVACIONES A CIELO
PROBLEMAS GEOTCNICOS
ESTABILIDAD DE TALUDES
Como se mencion anteriormente, el estudio de la estabilidad de un talud es muy
importante en el diseo de excavaciones a cielo abierto.
De acuerdo con el material que se tenga en el sitio de construccin, se har uso de la
mecnica de suelos o de la mecnica de rocas para llevar a cabo los estudios relativos a
estabilidad.
El objetivo principal de dichos estudios es localizar y prevenir el movimiento en masa
del terreno en la zona de excavacin. Dentro de estos movimientos en masa se tienen los
deslizamientos, la reptacin y solifluxin
Un movimiento en la ladera que se presenta tambin de una manera imperceptible pero
limitada a la costra superficial de suelo se llama solifluxin.
Existen diversas condiciones, pasivas o activas, que intervienen en un movimiento en
masa.
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d) Reduccin de la cohesin.
e) Vibraciones del terreno.
f) Accin de cua o palanqueo.
g) Produccin de pendientes fuertes.
h) Deformaciones generales de la corteza terrestre por causas naturales.
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CONDICIONES
BSICAS
PASIVAS
DESLIZAMIENTO
LITOLGICAS
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QUE
FAVORECEN
UN
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TOPOGRFICAS
Acantilados o pendientes fuertes causados pon
Afallamiento de bloques
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ORGNICAS
Prdida de suelo al deteriorarse su cubierta vegetal como resultado de clima caliente o
seco, desforestacin, cultivos o incendios.
CAUSAS ACTIVAS O INICIADORAS
REMOCIN DEL SOPORTE DEBIDO A:
1. AGENTES NATURALES.
a) Socavacin por corrientes de agua, glaciares, viento, oleaje.
b) Flujo de capas subyacentes de arcilla plstica o arena.
c) Disminucin del volumen de la capa subyacente de material fino suelto como
resultado de esfuerzos (licuacin).
d) Flujo de lava.
e) Fusin de la nieve de glaciares, frente acantilados.
f) Reblandecimiento del terreno por absorcin de agua a lo largo de un curso de
agua, lago o embalse por elevacin del nivel de agua y falla del terreno saturado
cuando el nivel desciende.
g) Ignicin de capas de carbn o lignito en la base del talud.
h) Solucin de rocas solubles como sal, caliza yeso u otras.
i) Alteracin qumica (intemperismo) de los materiales subyacentes.
2. AGENTES HUMANOS.
Aumento de la pendiente por socavacin, excavacin, explotacin de canteras,
mineo, cortes para obras civiles (cimentaciones, carreteras, canales).
SOBRECARGA DEBIDA A:
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1. AGENTES NATURALES.
a) Cados de roca u otros deslizamientos, avalanchas de nieve.
b) Saturacin por agua de lluvia, nieve, granizo, manantiales, arroyos, etctera.
2. AGENTES HUMANOS.
a) Volteo de material de rezaga de minas, canteras, excavaciones.
b) Colocacin de rellenos o terraplenes para carreteras, ferrocarriles, cimentaciones.
REDUCCIN DE LA FRICCIN POR:
1. AGENTES NATURALES.
a) Lubricacin del plano de deslizamiento:
Agua subterrnea:
En cantidades anormales como resultado de bloqueo de flujos por
deslizamiento, depsitos de talud.
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GENERALES
DE
LA
TIERRA
NATURALES:
1. Variaciones de temperatura y presin atmosfrica.
2. Efectos de mareas.
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POR
AGENTES
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CONDICIONES DE EXCAVACIN
TAJOS EN ROCA
El mtodo de excavacin en un corte depender de la resistencia al esfuerzo cortante de
la roca. Se usan explosivos en rocas duras, tales como granitos o rocas sedimentarias
fuertemente cementadas. En rocas muy fracturadas o con muchas fisuras, puede
necesitarse muy poca cantidad de explosivos (en el caso de que sea necesaria alguna).
Las pizarras muy alteradas y otros materiales con baja resistencia al esfuerzo cortante en
estado natural pueden desmenuzarse con una rompedora o bulldozer para ser
transportados posteriormente.
La altura crtica (es decir, la mxima posible en un tajo) es aproximadamente, y en
algunos casos exactamente, proporcional a su resistencia al corte. Las rocas que
precisan mtodos ms severos para romperse, generalmente pueden quedar con
pendientes ms fuertes que aqullas para rocas ms dbiles.
En granitos no fisurados y en basaltos pueden proyectarse frentes prcticamente
verticales. En pizarras y areniscas duras, generalmente son seguras las pendientes de
0.5:1 y 0.25:1. Sin embargo es necesario tomar en consideracin la posicin que
guardan las rocas estratificadas en relacin con la excavacin y la direccin e intensidad
de los sistemas de fallas, juntas o fracturas. Las observaciones sobre pendientes
naturales en carreteras viejas o en cortes de carreteras a veces son provechosas para la
eleccin de pendientes de excavacin. Los desniveles altos de roca deben subdividirse
en secciones que gradualmente se allanan hacia la cima. Las secciones estn separadas
unas de otras por bancadas (bermas), que pueden ser prcticamente horizontales en la
direccin perpendicular al eje del corte, pero deben tener declives longitudinales para
evitar la acumulacin de agua. El objetivo de estas bermas es triple: 1) disminuir la
carga de roca que acta sobre la parte ms baja del declive; 2) evitar que el agua de la
cima del corte y de las partes del declive baje hasta el suelo, y 3) evitar que los
fragmentos de rocas y derrubios caigan en el suelo. El ancho de la berma depende de la
profundidad del tajo, del tipo de la roca y de la topografa existente por encima del
punto ms alto del tajo. Ejemplo: en el caso de un tajo de 12 metros de alto en pizarra
ligeramente alterada, puede bastar una berma de uno a 1.25 metros de ancho.
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TAJOS EN SUELOS
Las relaciones de pendiente ms comunes en suelos cohesivos son 1:1, 1.25:1, 1.5:1 y
2:1, aunque se usan otras divisibles entre 0.25.
La estabilidad de la pendiente en los tajos se determina partiendo del escarpe del muro
si se conocen la altura de ste y la resistencia al corte del material. En cortes bajos, no
superiores a siete y nueve metros, la pendiente final del talud se determina al comparar
la pendiente proyectada con las ya existentes que descansan sobre materiales similares.
Para tajos ms altos la estabilidad se determina con base en los ensayos del laboratorio
de mecnica de suelos y en los diversos mtodos de anlisis de estabilidad; adems del
anlisis matemtico, deber hacerse una cuidadosa evaluacin geotcnica del sitio. El
objetivo principal de la investigacin es determinar la variabilidad de la resistencia al
corte del material en los diferentes puntos de la excavacin.
Las arcillas usuradas y las expansivas son particularmente crticas.
MOVIMIENTO DE TIERRAS
Segn Krynine y Judd, Principios de geologa y geotecnia para ingenieros, p. 677, el
"movimiento o remocin de tierras es la extraccin de materiales de la corteza terrestre
y su utilizacin en la construccin de presas de tierra, carreteras, vas frreas y
terraplenes para sostener edificios".
En efecto, un buen nmero de obras de ingeniera civil, incluye como parte primordial
de la obra misma, la operacin de "movimiento de tierras". Esta operacin es sobre todo
notable en la apertura de una va terrestre (carretera o va frrea), en la construccin de
un canal, en la preparacin de la zona de desplante de una gran estructura como puede
ser la construccin de una cortina para una presa de almacenamiento, en la construccin
de un aeropuerto e inclusive de un puerto martimo interior, en la explotacin a cielo
abierto de un yacimiento de minerales metlicos o no metlicos como pueden ser: cobre,
fierro, uranio, carbn, caoln, bentonita.
Cada una de las obras que se acaban de mencionar requiere necesariamente, antes de la
construccin, para llevar a buen trmino la construccin misma y tener el mnimo de
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EXCAVACIONES A CIELO
Corresponden a este grupo los materiales poco cohesivos o sin cohesin representados por suelos residuales o transportados cuyo origen puede ser: aluvial, lacustre,
aluvio-lacustre, elico marino, piroclstico y tambin aquellos materiales que
estuvieron sujetos a un proceso de alteracin hidrotermal.
En este grupo tenemos materiales tales como: suelos residuales producto de la
alteracin total de rocas preexistentes con caractersticas de arena, limo o arcilla, as
como materiales representativos de depsitos: aluviales, aluvio-lacustres y lacustres
recientes, glaciales, volcnicos, clicos y marinos constituidos por:
Boleos.
Gravas.
Arenas.
Arcillas y limos.
Lapilli.
Cenizas.
Materiales todos ellos fcilmente trabajables que no necesitan del uso del desgarrador o
de los explosivos.
2. TERRENOS MIXTOS
A este grupo estn asociados los materiales antes mencionados, rocas parcialmente
alteradas y materiales granulares cohesivos con cementantes calcreos, arcillocalcreos, y arcillosos.
Dentro de este grupo encontramos los siguientes materiales:
Volcnicas
gneas
Rocas alteradas
Sedimentarias
O parcialmente
Alteradas
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Metamrficas
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Intrusivas
Algunas areniscas
Lutitas
Margas
Algunas tobas
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Estos materiales no necesitan del uso de explosivos pero si del desgarrador, del
bulldozer de la escrepa.
3. TERRENOS ROCOSOS
Este grupo incluye todas las rocas sanas sean stas gneas (extrusivas o intrusivas),
sedimentarias o metamrficas.
Basalto
Riolita
Volcnicas
Andesita
Tobas
Rocas gneas
Granito
Intrusivas
granodiorita
Diorita
Gabro
Rocas
sedimentarias:
caliza,
marga,
arenisca,
conglomerado.
Rocas
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MTODOS DE EXPLORACIN
DIRECTOS
Etapas de
Levantamiento
investigacin
geolgico
INDIRECTOS
Pozos a
cielo abierto
Perforaciones
Fotogeologa.
y trincheras
Mtodos
Mtodos
geoelectricos
geosismicos
Seleccin del
sitio y
reconocimient
o preliminar
Exploracin
detallada
Construccin
y operacin
de la
excavacin
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Acuferos
Geodinmica externa
Geodinmica interna
Materiales de Construccin
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