Terrenos geotécnicamente desfavorables

En el presente post bordaremos el desafío de la implantación de la cimentación de estructuras importantes, como puentes, en terrenos geotécnicamente desfavorables.

Para ello, estudiaremos diferentes técnicas de mejora del terreno, comenzando en este post con la inyección de fracturación hidráulica. Esta técnica se ha utilizado con éxito en numerosos proyectos de construcción para mejorar la capacidad portante del suelo.

Este paréntesis analiza los distintos tipos de terrenos cuyos problemas geotécnicos podrán ser tratados con el empleo de las inyecciones del terreno, como refuerzo previo o alternativa de cimentación.

1.Formación de las Marismas

La acumulación de sedimentos finos no siempre es causada por circunstancias naturales  geotécnicamente desfavorables. De hecho, en algunos casos, puede ser el resultado de depósitos artificiales.

Por ejemplo, la construcción de presas o la extracción de arena y grava de los ríos pueden alterar el flujo natural del agua y provocar la acumulación de sedimentos finos en zonas cercanas. Además, en algunos casos, la urbanización y la construcción de infraestructuras pueden generar depósitos artificiales de sedimentos finos.

Por supuesto, también existen circunstancias geotécnicamente desfavorables que pueden dar lugar a esta acumulación, como en zonas centrales de grandes lagos o en depresiones cercanas al mar donde las mareas generan formaciones de laguna de agua salada conocidas como marismas. En cualquier caso, es importante comprender las causas de la acumulación de sedimentos finos para poder tomar medidas adecuadas de gestión y mitigación de riesgos

– Canales de tráfico en situaciones geotécnicamente desfavorables

En múltiples zonas de navegación marítima e incluso fluvial, el calado de los “canales” de tráfico se realiza y conserva mediante dragados, y los materiales resultantes de los mismos se depositan en zonas naturales inundables y de este modo se van rellenando artificialmente a un ritmo mucho más rápido que en el caso de la sedimentación natural.

Existen varios lugares donde se han registrado acumulaciones de dragados y sedimentos. Por ejemplo, en las inmediaciones de Toledo (Ohio), se han reportado acumulaciones de dragados provenientes del lago Erie. Además, en Santo Domingo (República Dominicana), se han identificado también depósitos de sedimentos en zonas cercanas.

Estos depósitos pueden tener distintas causas, desde la actividad humana hasta factores naturales como la erosión y la sedimentación.

En cualquier caso, es importante estudiar estas acumulaciones con detenimiento para entender sus causas y posibles efectos sobre el medio ambiente y la salud humana.

2. Suelos normalmente consolidados

La presencia de depósitos naturales de sedimentos recientes puede ser identificada por la tensión vertical efectiva a una determinada profundidad.

Esta condición geotécnica indica que los suelos correspondientes están normalmente consolidados, lo que implica dos condiciones esenciales:

• En primer lugar, que no se produzca descarga o erosión de los estratos bajo un nivel freático sensiblemente constante (como el nivel medio del mar en el caso de las mareas).
• En segundo lugar, que el aporte de material sea suficientemente lento, permitiendo la completa consolidación primaria de los materiales subyacentes y la disipación total de las sobrepresiones intersticiales generadas por el peso de los nuevos materiales aportados.

3. Suelos subconsolidados

En las acumulaciones de residuos de dragados pueden darse condiciones denominadas de subconsolidación, esto es, los materiales depositados se encuentran todavía en proceso de consolidación primaria (disipación de sobrepresiones intersticiales).

En estas situaciones, las presiones de agua en los poros del suelo son superiores a las hidrostáticas, las presiones efectivas se reducen en consecuencia y, por tanto, la compresibilidad es mucho mayor.

Esta subconsolidación resultó patente en los ensayos edométricos realizados sobre muestras tomadas en los sondeos de exploración del terreno para proyecto del puente, lo que refleja muy buena calidad en la toma de muestras y en la posterior manipulación y ensayo de las muestras en laboratorio.

-Ensayos edométricos en condiciones geotécnicamente desfavorables

Los ensayos edométricos realizados sobre muestras intactas del subsuelo, proporcionaron, en efecto, una tipología de curvas edométricas típicas de la subconsolidación (a las que hacen referencia Terzaghi y Jiménez Salas).

Las mismas asemejan a la representada en la siguiente figura, tomada de ‘Soil Mechanics in Engineering Practice’, de Terzaghi y Peck (edición 1967), que corresponde al caso de una arcilla extrasensitiva.

En ésta, el ‘exceso’ de consolidación que se mide en laboratorio al superar la presión efectiva máxima ‘in situ’, ocurre por una rotura de uniones (‘bond strength’) entre partículas que se desarrolla al tiempo de consolidar.

4. Conclusión

En las arcillas subconsolidadas, el ‘exceso’ de deformación edométrica ocurre porque la muestra que se ensaya no ha podido disipar las sobrepresiones intersticiales existentes ‘in situ’, y en su extracción hay un ‘exceso’ de succión que las contrarresta, proporcionándole características deformables de muestra ‘ligeramente sobreconsolidada’ con la manifestación de curva edométrica no lineal en escala semilogarítmica semejante a la de la arcilla extrasensitiva.

Autor: Antonio Santos Escobar, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Máster en Geotecnia y Cimentaciones.