ARCILLAS_RAPIDAS

ARCILLAS MARINAS SENSITIVAS ARCILLAS MARINAS SENSITIVAS ARCILLAS MARINAS SENSITIVAS

Resumen preparado por Jaime SuResumen preparado por Jaime Surez Drez Dazaz

ArcillasArcillas rrpidaspidas

Material de Material de arcillaarcilla queque tienetienela la tendenciatendencia a a cambiarcambiar de de unaunacondicicondicinn relativamenterelativamente duraduraa a unauna masamasa llquidaquida cuandocuando esesalteradaalterada..

Primeras teoras sobre arcillas rpidasPrimeras teorPrimeras teoras sobre arcillas ras sobre arcillas rpidaspidas

Roseqvist en 1946 present una teora segn la cual al lavarse las sales de las arcillas marinas estas se comportaban como rpidas.

RoseqvistRoseqvist en 1946 presenten 1946 present una teoruna teora sega segn la cual al lavarse n la cual al lavarse las sales de las arcillas marinas estas se comportaban como las sales de las arcillas marinas estas se comportaban como rrpidas.pidas.

Los deslizamientos relacionados con arcillas rLos deslizamientos relacionados con arcillas rpidas pidas no son muy comunes pero cuando han ocurrido son no son muy comunes pero cuando han ocurrido son deslizamientos catastrdeslizamientos catastrficos de gran magnitudficos de gran magnitud

Lemieux Canada 1993

Verdal Noruega 1893Verdal Noruega 1893Verdal Noruega 1893

CoordinadorCoordinadorCoordinador

Mas de 1500 muertosMas de 1500 muertos

DevastaciDevastacinn causadacausada porpor un un deslizamientodeslizamiento

de de arcillaarcilla rrpidapida en Alaska 1964en Alaska 1964

En un sismo la arcilla rpida colaps

DeslizamientoDeslizamiento de de RissaRissa , , NoruegaNoruega19781978

Se Se movieronmovieron aroximadamentearoximadamente 7 7 millonesmillones de de metros metros ccbicosbicos de materialde material..

TipoTipo de de fallafalla

Se Se iniciinici en el en el bordebordecercacerca del del lagolagoBotnenBotnen y en 6 y en 6 minutosminutos se se movimovi70 metros 70 metros laderaladeraarribaarriba. .

Tuveskredet i november 1977 var ett exempel p en speciell typ av sklskred. P engelska kallas de lateral spreads p svenska kvicklerskred. Kvicklera r lera som r knslig fr strningar och kan bli flytande. Det har med marina lerors strukturella uppbyggnad att gra. Kvicklerskred har ofta ett snabbt frlopp och orsakar stor skadegrelse om de sker i bebyggda omrden.

Deslizamiento de Tuve Deslizamiento de Tuve -- Suecia 1977Suecia 1977

Deslizamiento de Tuve (Suecia) 1977Deslizamiento de Tuve (Suecia) 1977Deslizamiento de Tuve (Suecia) 1977


Se inici con una grieta cerca de una caada

Deslizamiento de Tuve (Suecia)Deslizamiento de Tuve (Suecia)Deslizamiento de Tuve (Suecia)


En pocos minutos se extendiEn pocos minutos se extendi mms de 150 metross de 150 metros



67 casas fueron destruidas 67 casas fueron destruidas y 9 personas murierony 9 personas murieron

AmenazasAmenazas de de laslas arcillasarcillasrrpidaspidas

Las Las arcillasarcillas rrpidaspidas son un son un tipotipo particular de particular de arcillaarcilla queque esesmuymuy susceptible a la susceptible a la fallafalla. .

Han Han ocurridoocurrido grangran cantidadcantidad de de deslizamientosdeslizamientos retrogresivosretrogresivosde de grangran magnitudmagnitud debidodebido al al comportamientocomportamiento de de fluidofluido de de laslasarcillasarcillas rrpidaspidas cuandocuando son son remoldeadasremoldeadas..

EllasEllas tienentienen unauna resistenciaresistencia inalteradainalterada muymuy altaalta peropero unaunaresistenciaresistencia muymuy bajabaja al al remoldearseremoldearse. . CuandoCuando son son alteradasalteradas se se puedenpueden comportarcomportar comocomo un un llquidoquido. .

EstasEstas arcillasarcillas se se encuentranencuentran en en todotodo el el mundomundo peroperoparticularmenteparticularmente en en EscandinaviaEscandinavia, Canada y , Canada y JapJapnn..

El El casocaso de de BarranquillaBarranquilla eses el primer el primer casocaso conocidoconocido de de arcillasarcillasrrpidaspidas en en AmAmricarica TropicalTropical..

CaracterizaciCaracterizacinn de de laslas

arcillasarcillas rrpidaspidas..

Las Las arcillasarcillas rrpidaspidas se se definendefinen de de acuerdoacuerdo a a susu comportamientocomportamiento

Las Las arcillasarcillas rrpidaspidas tienentienen unauna sensitividadsensitividadmayor de 30 y mayor de 30 y unauna resistenciaresistencia falladafallada de < de < 0.5KPa0.5KPa

Son Son arcillasarcillas muymuy durasduras y y frfrgilesgiles en en susu estadoestadonatural, natural, peropero al al alterarsealterarse se se comportancomportan comocomounauna masamasa fluidafluida..

Clasificacin de las arcillas rpidas(Swedish Geotechnical Institute)

ClasificaciClasificacin de las arcillas rn de las arcillas rpidaspidas((SwedishSwedish GeotechnicalGeotechnical InstituteInstitute))

Mas de 30Mas de 30Muy RMuy Rpidaspidas

8 a 308 a 30Algo rAlgo rpidaspidas

Menor de 8Menor de 8Baja sensitividadBaja sensitividad

SensitividadSensitividadDesignaciDesignacin n

En Barranquilla la sensitividad de las arcillas varia de sitio En Barranquilla la sensitividad de las arcillas varia de sitio a sitio a sitio de acuerdo al nivel de deterioro y las condiciones de salinidad.de acuerdo al nivel de deterioro y las condiciones de salinidad.

Areas donde se encuentranAreas donde se encuentranAreas donde se encuentran

Brand y Brenner (1981) describen que las arcillas rpidas se encuentran en reas donde hubo glaciacin durante el Pleistoceno (Hace 1.65 millones a 1000 aos)

Los sedimentos son jvenes desde el pnto de vista geolgico. Generalmente fueron depositados en ambientes marinos.

BrandBrand y y BrennerBrenner (1981) describen que las arcillas r(1981) describen que las arcillas rpidas pidas se encuentran en se encuentran en reas donde hubo glaciacireas donde hubo glaciacin durante n durante el Pleistoceno (Hace 1.65 millones a 1000 ael Pleistoceno (Hace 1.65 millones a 1000 aos)os)

Los sedimentos son jLos sedimentos son jvenes desde el venes desde el ppntonto de vista de vista geolgeolgico. Generalmente fueron depositados en gico. Generalmente fueron depositados en ambientes marinos.ambientes marinos.

FormaciFormacinn de de laslas ArcillasArcillas RRpidaspidas

Se forman por roca glacial molida la cual estranportada por caadas y ros a una cuenca marina donde se depositan.

Estas partculas finas de arcilla y limo se floculan en presencia del agua salada y se acumulan paraformar un sedimento con un contenido de agua muyalto.

Posteriormente son levantados por eventostectnicos o son expuestos por encima del nivel del mar.

En el caso de Barranquilla las arcillas marinas sensitivas pueden estar relacionadas con sedimentos provenientes de los procesos de glaciacin de la Sierra Nevada de Santa Marta

El conocimiento geolEl conocimiento geolgico de las arcillas marinas de gico de las arcillas marinas de barranquillabarranquilla es es muy pobre.muy pobre.

Conexiones entre partculas de arcilla (Van Olphen 1977)

Las arcillas rpidas poseen una estructura floculada

EstructuraEstructurafloculadafloculada

En la En la estructuraestructura floculadafloculada laslas partpartculasculas de mineral de de mineral de arcillaarcilla estestnn unidasunidas bordeborde--aa--abordeaborde y y bordeborde--aa--caracara. .

Hay Hay muymuy pocapoca orientaciorientacinn de de laslas partpartculasculas dentrodentro de la de la estructuraestructura..

EsteEste efectoefecto de de floculacifloculacinn les les dada unauna resistenciaresistencia muymuyaltaalta y se y se mantienemantiene unauna relacirelacinn de de vacvacosos constanteconstante. .

UnaUna vezvez alteradaalterada se produce el se produce el colapsocolapso de de estaestaestructuraestructura y y unauna pprdidardida masivamasiva de de resistenciaresistencia..

PorPor ququ se se desarrolladesarrolla la la estructuraestructurafloculadafloculada

EstaEsta estructuarestructuar se se desarrolladesarrolla durantedurante la la depositacidepositacinn y y eses debidadebida a a loslos siguientessiguientes factoresfactores. .

SalinidadSalinidad altaalta ((DepositaciDepositacinn marina)marina) El El dominiodominio de de loslos cationescationes Bivalentes.(FeBivalentes.(Fe, Al, Ca y , Al, Ca y

Mg) Mg) Alta Alta concentraciconcentracinn de la de la suspensisuspensinn..

DesarrolloDesarrollo de la de la estructuraestructura floculadafloculada

La La fuerzafuerza de de repulsirepulsinn entreentre superficies de superficies de arcillaarcilla y limo y limo cargadascargadas negativamentenegativamente se se reducenreducen al al contactocontacto con el con el aguaagua saladasalada del del mar. mar.

EstaEsta repulsirepulsinn hacehace posibleposible queque se se produzcaproduzcafloculacifloculacinn al al depositarsedepositarse laslas partpartculasculas..

EsteEste procesoproceso ocurrreocurrre rrpidamentepidamente unauna vezvez se se encuentranencuentran laslas partpartculasculas eses aguaagua de mar y de mar y estoesto hacehace queque no no existaexista gradacigradacinn de de tamatamaosos en en loslos sedimentossedimentos..

MineralesMinerales en en laslas arcillasarcillas rrpidaspidas

Las Las arcillasarcillas rrpidaspidas contienencontienen mineralesminerales pocopocoactivosactivos comocomo feldespatosfeldespatos, , CuarzoCuarzo, , AmfibolesAmfiboles, , Mica y Mica y CloritaClorita..

Actividad de las Arcillas rpidasActividad de las Arcillas rActividad de las Arcillas rpidaspidas

Las arcillas rpidas son generalmente poco activas Actividad entre 0.15 y 0.65.Las arcillas rLas arcillas rpidas son generalmente poco activas pidas son generalmente poco activas Actividad entre 0.15 y 0.65.Actividad entre 0.15 y 0.65.

Humedades naturales y limites de plasticidad

Humedades naturales y limites de Humedades naturales y limites de plasticidadplasticidad

Las arcillas rpidas comunmente tienen contenidos de agua por encima del lmite lquido. (normalmente relacin w/LL de 1.1.) (Larson y Ahnberg 2003)

Al dismiunuir la concentracin de sal el LL disminuye.

Las arcillas rLas arcillas rpidas pidas comunmentecomunmente tienen contenidos de tienen contenidos de agua por encima del lagua por encima del lmite lmite lquido. (normalmente quido. (normalmente relacirelacin w/LL de 1.1.) (n w/LL de 1.1.) (LarsonLarson y y AhnbergAhnberg 2003)2003)

Al Al dismiunuirdismiunuir la concentracila concentracin de sal el LL disminuye.n de sal el LL disminuye.

Porosidad de la arcillas rpidasPorosidad de la arcillas rPorosidad de la arcillas rpidaspidas

Pusch(1970) encontr que las arcillas rpidas tienen porosidades muy altas.

PuschPusch(1970) encontr(1970) encontr que las arcillas rque las arcillas rpidas tienen pidas tienen porosidades muy altas.porosidades muy altas.

Iones en el agua de porosIones en el agua de porosIones en el agua de poros

A mayor contenido de iones monovalentes con relacin al contenido total de iones en el agua de poros las condiciones son mas favorables para una mayor sensitividad.

A mayor contenido de iones monovalentes con relaciA mayor contenido de iones monovalentes con relacin al n al contenido total de iones en el agua de poros las contenido total de iones en el agua de poros las condiciones son mas favorables para una mayor condiciones son mas favorables para una mayor sensitividad.sensitividad.

Efectos del contenido de salEfectos del contenido de salEfectos del contenido de sal

RequisitosRequisitos postpost--deposicionalesdeposicionales

Para Para queque la la arcillaarcilla asas depositadadepositada se se comportecomportecomocomo rrpidapida se se requiererequiere queque ocurranocurranalgunosalgunos factoresfactores postpost--deposicionalesdeposicionales

Los Los principalesprincipales factoresfactores son son RemociRemocinn de la de la salsal porpor entradaentrada de de aguaagua

dulcedulce.. AgentesAgentes dispersantesdispersantes.. RemoldeoRemoldeo o o alteracialteracinn causandocausando

reorientacireorientacinn de de laslas partpartculasculas de de arcillaarcilla..

ProcesoProceso de dede de--floculacifloculacinn

Al Al salirsalir laslas arcillasarcillas marinas marinas floculadasfloculadas del del fondofondo del mar se del mar se producenproducen variosvarios efectosefectos : :

Se Se precipitanprecipitan laslas sales al sales al secarsesecarse el el suelosuelo. La . La primeraprimera salsal queque se se precipitaprecipita eses el el yesoyesoCaSOCaSO44.2H.2H22O O luegoluego el CaSOel CaSO4 4 ((AnhidritaAnhidrita) y ) y luegoluego el el NaClNaCl..

Se Se inicianinician procesosprocesos de de lavadolavado de sales al de sales al pasopasode de aguaagua dulcedulce..

El El lavadolavado facilitafacilita un un procesoproceso de dede de--floculacifloculacinn

RemociRemocinn de la de la salsal

En el En el fondofondo del mar la del mar la concentraciconcentracinn de de salsal en la en la arcillaarcilla puedepuede ser ser hastahasta de 35 de 35 g/litrog/litro y la y la resistenciaresistencia de de estosestos suelos suelos eses muymuy altaalta

Las Las arcillasarcillas marinas con marinas con unauna salinidadsalinidad mayor de mayor de 2.4g/litro 2.4g/litro dentrodentro del del aguaagua de de porosporos generalmentegeneralmenteno no muestranmuestran un un comportamientocomportamiento rrpidopido..

Las Las arcillasarcillas marinas con marinas con unauna salinidadsalinidad menormenor a a 2g/litro 2g/litro comcomnmentenmente muestranmuestran un un comportamientocomportamiento de de arcillaarcilla rrpidapida..

RemociRemocinn de la de la salsal

El principal El principal procesoproceso de de remociremocinn de la de la salsal esesporpor lavadolavado. . AunqueAunque la la concentraciconcentracinn de de salsalpuedepuede disminuirdisminuir porpor un un procesoproceso de de difusidifusinn. .

EstoEsto incluyeincluye unauna difusidifusinn de de laslas sales sales haciahaciaunauna superficiesuperficie dondedonde son son constantementeconstantementeremovidasremovidas porpor flujoflujo de de aguaagua..

Forma Forma comocomo se se iniciainicia un un deslizamientodeslizamiento

PorPor algunaalguna circunstanciacircunstancia entraentra aguaagua dulcedulce al al depdepsitosito de de arcillaarcilla rrpidapida y y empiezaempieza a a lavarlavarinternamenteinternamente la la salsal. .

Al Al salirsalir la la salsal se reduce se reduce abruptamenteabruptamente la la resistenciaresistencia de la de la arcillaarcilla y la y la hacehace muymuypropensapropensa a la a la fallafalla..

El El lavadolavado afectaafecta laslas fuerzasfuerzas entreentre laslaspartpartculasculas peropero no la no la estructuraestructura floculadafloculada(brand y Brenner 1981)(brand y Brenner 1981)

ArcillaArcilla antes y antes y despuesdespues de la de la dede--floculacifloculacinn

Depsito de Arcilla marina sensitiva

ParticulasParticulas unidas unidas entre si por efecto entre si por efecto de la salde la sal

ArcillaArcilla

La arcilla sensitiva se satura

El agua dulce disuelve la sal de la arcilla

La arcilla se comporta como un liquido

Probabilidad de deslizamientosProbabilidad de deslizamientosProbabilidad de deslizamientos

La probabilidad de que ocurra un deslizamiento est relacionada con la sensitividad de la arcilla a alteraciones.

La probabilidad de que ocurra un deslizamiento La probabilidad de que ocurra un deslizamiento estest relacionada con la sensitividad de la relacionada con la sensitividad de la arcilla a alteraciones.arcilla a alteraciones.

Efectos del lavado de sales sobre la compresin de la arcilla

Efectos del lavado de sales sobre la Efectos del lavado de sales sobre la compresicompresin de la arcillan de la arcilla


LasLasLas


EfectoEfecto de la de la consolidaciconsolidacinn


Arcilla resistenteLa arcilla se ablanda al reorientarse las partculas

CargaCarga

AgentesAgentes dispersivosdispersivos

Los Los agentesagentes dispersivosdispersivos son son ququmicosmicos quequedisminuyendisminuyen la la tendenciatendencia de de laslas arcillasarcillas a a flocularseflocularse. .

Al Al agregaragregar un un agenteagente dispersantedispersante se reduce el se reduce el llmitemite llquidoquido se reduce la se reduce la resistenciaresistencia remoldeadaremoldeada y y se se aumentaaumenta la la sensitividadsensitividad..

AlgunosAlgunos factoresfactores positivospositivos

Hay Hay algunosalgunos factoresfactores queque tienentienen un un efectoefectoestabilizanteestabilizante sobresobre laslas arcillasarcillas rrpidaspidas. .

EntreEntre estosestos factoresfactores se se incluyenincluyen::

La La meteorizacimeteorizacinn

La La CementaciCementacinn

EfectoEfecto de la de la meteorizacimeteorizacinn

La La meteorizacimeteorizacinn tienetiene un un grangran efectoefecto cercacerca a a la la superficiesuperficie del del terrenoterreno dondedonde puedepuede ocurrirocurrirdesecacidesecacinn y y oxidacioxidacinn. .

La La capacapa mmss superficial del superficial del terrenoterreno desarrolladesarrollaunauna mayor mayor resistenciaresistencia remoldeadaremoldeada y y menormenorsensitividadsensitividad queque loslos sedimentossedimentos internosinternos quequeno se no se meteorizanmeteorizan..

La La meteorizacimeteorizacinn puedepuede incrementarincrementar la la presenciapresencia de de nivelesniveles de de mineralesmineralesexpansivosexpansivos, lo , lo cualcual aumentaaumenta la la resistenciaresistenciaremoldeadaremoldeada aunqueaunque generalmentegeneralmente en en nivelesnivelesno no suficientessuficientes parapara eliminareliminar el el efectoefecto de de arcillaarcilla rrpidapida..

La La CementaciCementacinn

La La cementacicementacinn aumentaaumenta la la resistenciaresistenciainalteradainalterada. .

EstoEsto ocurreocurre cuandocuando materialesmateriales amorfosamorfos u u xidosxidos de de aluminioaluminio o o hierrohierro se se precipitanprecipitan en en loslos contactoscontactos de de laslas partpartculasculas..

Sin embargo la Sin embargo la cementacicementacinn tienetiene muymuy pocapocainfluenciainfluencia en la en la resistenciaresistencia remoldeadaremoldeada..

CausasCausas de la de la fallafalla de un de un taludtalud en en arcillasarcillasrrpidaspidas La principal La principal causacausa son son loslos cortescortes parapara viasvias y y

urbanismourbanismo. Al . Al cortarcortar y/oy/o rellenarrellenar se se generangeneran cambioscambiosde de esfuerzosesfuerzos loslos cualescuales conducenconducen a a unauna alteracialteracinn del del material y a la material y a la condicicondicinn de de masamasa flufludada se se estaesta se se encuenraencuenra hhmedameda o o llegallega a a humedecersehumedecerse. .

La La estabilidadestabilidad del del taludtalud original era original era determinadadeterminada porpor la la resistenciaresistencia inalteradainalterada y la del y la del cortecorte o o rellenorelleno porpor la la resistenciaresistencia alteradaalterada..

Se Se producenproducen deslizamientosdeslizamientos remontantesremontantes cuandocuando la la resistenciaresistencia remoldeadaremoldeada no no eses suficientesuficiente parapara soportarsoportarel el nuevonuevo taludtalud EsteEste remonteremonte puedepuede avanzaravanzar cientoscientos de de metros en metros en pocaspocas horashoras

Con Con frecuenciafrecuencia el el remoldeoremoldeo ocurreocurre peropero la la fallafalla no se no se produce produce hastahasta queque el material se el material se humedecehumedece. Al . Al humedecersehumedecerse el material se el material se comportacomporta comocomo un un fluidofluido y y fallafalla..

OpcionesOpciones de de manejomanejo

La La mejormejor defensadefensa eses conocerconocer el el comporrtamientocomporrtamiento de de laslas arcillasarcillas rrpidaspidas y y suysuy localizacilocalizacinn en en planosplanos. .

La La regulaciregulacinn del del desarrollodesarrollo de la de la tierratierra en en reasreas de de arcillasarcillas rrpidaspidas eses unauna herramientaherramienta muymuy tiltil utilizadautilizadaen en muchosmuchos paisespaises..

No No eses deseabledeseable la la construcciconstruccinn de de edificacionesedificaciones en en zonaszonas de de arcillasarcillas rrpidaspidas. .

EstablecerEstablecer criterioscriterios sobresobre pendientespendientes mmximasximas dondedondeno hay no hay amenazaamenaza de de deslizamientodeslizamiento. No . No eses seguroseguroedificaredificar sobresobre laderasladeras o o taludestaludes con con pendientespendientessuperioressuperiores a a laslas del del ngulongulo de de friccifriccinn de la de la arcillaarcillaremoldeadaremoldeada..

EstablecerEstablecer criterioscriterios sobresobre alturasalturas de de cortescortes quequepodrianpodrian permitirsepermitirse

OpcionesOpciones de de manejomanejo

DebeDebe mejorarsemejorarse la la predicciprediccinn de de factoresfactores quequeconduzcanconduzcan a a unauna fallafalla ((EjemploEjemplo ::CorrientesCorrientes de de aguaagua. .

DebeDebe predecirsepredecirse la la extensiextensinn de la de la retrogresiretrogresinn a a remonteremonte probable de probable de loslos deslizamientosdeslizamientos..

OpcionesOpciones de de EstabilizacionEstabilizacion InyecciInyeccinn de sales de sales

DrenajeDrenaje y y subdrenajesubdrenaje parapara impedirimpedir susu saturacisaturacinn

EstructurasEstructuras de de contencicontencinn

LasLasLas


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