Heterogeneidad litológica en rocas sedimentarias y su incidencia en la estabilidad de laderas y taludes
ilustraciones, fotografías a color, mapas, planos
- Autores:
-
Morales Herrera, Daniela Alejandra
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Nacional de Colombia
- Repositorio:
- Universidad Nacional de Colombia
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unal.edu.co:unal/82951
- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines::624 - Ingeniería civil
550 - Ciencias de la tierra::551 - Geología, hidrología, meteorología
Petrología
Rocas
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Heterogeneidad litológica
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Desleimiento
Minerales arcillosos
Expansión
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Hernández Borda, Pedro Antonioe135ce78b9714705f3b5c8166a90546aMorales Herrera, Daniela Alejandrae5e8b0fa4baad8ddc4e4dfc2ef9b559b2023-01-16T20:08:06Z2023-01-16T20:08:06Z2022-08-29https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/82951Universidad Nacional de ColombiaRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiahttps://repositorio.unal.edu.co/ilustraciones, fotografías a color, mapas, planosEn el presente trabajo se busca entender y comprender el papel que juega la meteorización física por desleimiento en rocas sedimentarias blandas, las cuales hacen parte de una heterogeneidad litológica. El desleimiento en muchos casos progresa a través del tiempo y es imperceptible para el profesional, pero cuando actúa un agente externo que supera la resistencia del material meteorizado se pueden generar problemas muy importantes de estabilidad. La investigación se desarrolló en la mina Los Ajos propiedad de Ladrillera Santafé S.A.S, la cual se encuentra ubicada dentro de la Formación Bogotá. Dentro de la mina se seleccionaron dos taludes en arcillolitas que presentan el proceso de meteorización física por desleimiento; sin embargo, su desarrollo y preservación en el tiempo es diferente con base en los factores externos que lo interfieren. Con el objetivo de entender cómo evoluciona el proceso de desleimiento y comprender su incidencia en la estabilidad de cada uno de los taludes, se procedió a hacerle un monitoreo a cada uno mediante la colocación de puntos de control en la cara de cada talud. En esos puntos se realizaron mediciones de deformaciones durante ciclos de expansión y contracción en la cara del talud y en surcos con gran avance para entender el proceso de desleimiento. Además, se hizo la caracterización geomecánica y mineralógica de la arcillolita con desleimiento y la arcillolita levemente afectadas por este proceso. A partir de la caracterización geomecánica y de la composición mineralógica de las arcillolitas de cada talud, se establecieron espesores de material afectado por el proceso de desleimiento y se propusieron los parámetros: intensidad de desleimiento para el Talud 1 y tasas de erosión-transporte-depositación para el Talud 2. (Texto tomado de la fuente)The present work seeks to understand and comprehend the role of physical weathering by slaking in soft sedimentary rocks, which are part of a lithological heterogeneity. In many cases, slaking progresses with time and is imperceptible to the professional but when an external agent acts by overcoming the resistance of weathered material, it can generate very important stability problems. The investigation was in development at the Los Ajos mine owned by Ladrillera Santafé S.A.S, which is found localizate inside of Bogota formation. Within the mine, two slopes were selected in claystones that show the process of physical weathering by slaking; however, its development and preservation over time is different based on the external factors that interfere with it. With the aim to understand how the process of slaking evolves and comprehend its incidence in the stability of each of the slopes, monitoring was carried out on each slope by placing checkpoints on the face of each slope. At these points, deformation measurements were made on during expansion and contraction cycles on the slope face and in furrows with great progress to understanding the slaking process. In addition, geomechanical and mineralogical characterization of the degraded claystone and slightly weathered claystone were carried out. Based on the geomechanical characterization and mineralogical composition of the claystone of each slope, thicknesses of material affected by the slaking process were established and the following parameters were proposed: slaking intensity for Slope 1 and erosion-transport-deposition rates for Slope 2.Contiene ilustraciones, fotos, tablas y gráficasMaestríaMagíster en Ingeniería - GeotecniaLa metodología que se usó para alcanzar los objetivos propuestos anteriormente fue la siguiente: Se realizó una revisión del estado del arte sobre la heterogeneidad litológica en rocas sedimentarias y de los procesos de erosión diferencial por desleimiento, la cual permitió identificar carencias y necesidades en el conocimiento; esta revisión facilitó enfocar la investigación en los aspectos de composición mineralógica y su relación con las propiedades físicas y mecánicas de las arcillolitas. Dentro de la expectativa del estudio se incluía la caracterización geomecánica de la roca dura y de la roca blanda para poder entender adecuadamente el comportamiento del macizo rocoso, pero, por razones de tiempo y económicas por motivo de la pandemia, el componente de laboratorio tuvo que ser modificado y centrado en la caracterización de la roca blanda. Lo anterior se decidió con base en dos argumentos: el primero, la revisión del estado del arte y del desarrollo del marco teórico sobre rocas heterogéneas concluye que la resistencia del macizo rocoso, en general, está influenciada por la roca blanda. Segundo, el conocimiento previo del director del Trabajo Final de Maestría de procesos de inestabilidad en los taludes mineros en el área de estudio, relacionado al fenómeno de desleimiento. Se establecieron los requerimientos y/o características que debía cumplir el talud tipo para poder desarrollar la investigación; de manera paralela se analizaron los parámetros que requería el software y los que se podían obtener de los taludes a analizar para la elaboración de los modelos. Se seleccionaron dos taludes con base en su tiempo de conformación, su problemática y la ubicación y el software a usar, y se procedió a elaborar un programa tentativo de ensayos físicos, mecánicos y mineralógicos para la caracterización de las arcillolitas y del proceso de desleimiento en cada talud. En el trabajo de campo se realizaron las siguientes actividades: levantamiento de las características geológicas y geotécnicas de los taludes seleccionados, la toma de muestras tipo shelby, bloque y bolsa para ensayos de laboratorio. Se instalaron puntos de control (varillas ancladas en la cara de los taludes) que permitieran hacer el seguimiento a probables deformaciones (erosión, depositación, expansión) relacionadas al proceso del desleimiento de las arcillolitas expuestas en cada talud. Las mediciones fueron cuantitativas. En el Talud 1, la profundidad a la que se hincó cada varilla estuvo en función del incremento de la resistencia de la roca, lo cual indico hasta qué punto había afectación por el proceso de desleimiento. Antes de hincar cada varilla se determinó su longitud inicial, de tal forma que, en cada visita de control se midió la distancia entre el borde externo de la varilla y la cara del talud, denominándose dicha distancia como longitud libre. Se tomaron varias mediciones de longitud libre por diferentes lados de la varilla y se promediaron. En el Talud 2, se instalaron un par de varillas con un cordel en cada surco seleccionado, con el objetivo de hacer un seguimiento a la evolución de la profundidad del surco a través del tiempo. En cada visita de control, la profundidad fue medida desde el cordel hasta el fondo del surco; en cada punto de control se realizaron entre dos y tres medidas, las cuales al final se promediaron. Se analizó la información hidrológica de la subcuenca baja del Rio Tunjuelo, para la caracterización hidrometeorológica (precipitación media y máxima mensual, precipitación media anual, humedad relativa, temperatura media, promedio de días mensuales con lluvia y meses de máxima precipitación) de la zona, lo cual permitió relacionar las lecturas de los puntos de control con los periodos de lluvia y secos. Adicionalmente, con la finalidad de medir el espesor de la franja de meteorización, se hincó una varilla de acero en diferentes partes de la cara del talud, tratando de mantener siempre la misma energía de hincado para lo cual se usó el mismo martillo y la misma altura de caída hasta obtener un rechazo, donde la varilla no se pudo profundizar más. En el Talud 2, se hicieron mediciones al material particularizado del macizo rocoso que se ha ido paulatinamente convirtiendo en suelo y la roca que se ha afectado a causa del desleimiento. Se cuantificó en los tres puntos de control el material que se desprende de la cara del Talud 2 a causa del agua de escorrentía y la acción de la gravedad, el cual finalmente se deposita en la base del talud. Lo anterior se realizó por medio de la medición de las geometrías aproximadas de los conos de depositación que se desarrollaron en la pata del talud. Los ensayos de laboratorio físicos y mecánicos de las muestras de arcillolitas recolectadas en terreno se hicieron en el Laboratorio Suelos y Pavimentos Gregorio Rojas Ltda. que posee acreditación ONAC. Para la caracterización mineralógica, de las arcillolitas se usó parte del material de las mismas muestras utilizadas para los ensayos físicos y mecánicos; para la composición mineralógica se usó la técnica de difracción de rayos X (DRX) dado que era importante determinar si dentro de los minerales arcillosos existían esmectitas y su porcentaje composicional. Los análisis se realizaron en GMAS S.A.S. Laboratorio de geología, geoquímica y geofísica. Se efectuó el procesamiento y análisis de los resultados de los ensayos físicos y geomecánicos y se plantearon posibles correlaciones con la composición mineralógica reportada en los análisis con rayos X. Adicionalmente, se realizó el análisis a las bases de datos obtenidos de las mediciones de los puntos de control. Se elaboró el modelo geológico-geotécnico en el que se incluyó el factor desleimiento variable de las arcillolitas expuestas en la cara de taludes y a profundidad.Modelación y análisis en geotecniaxxiv. 233 páginas + anexosapplication/pdfspaUniversidad Nacional de ColombiaBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - GeotecniaFacultad de IngenieríaBogotá, ColombiaUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá620 - Ingeniería y operaciones afines::624 - Ingeniería civil550 - Ciencias de la tierra::551 - Geología, hidrología, meteorologíaPetrologíaRocasPetrologyRocksHeterogeneidad litológicaRocas sedimentarias blandasMeteorizaciónDesleimientoMinerales arcillososExpansiónLithological heterogeneitySoft sedimentary rockWeatheringSlakingClay mineralsSwellingHeterogeneidad litológica en rocas sedimentarias y su incidencia en la estabilidad de laderas y taludesLithological heterogeneity in sedimentary rocks and its impact on the stability of hillsides and slopesTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMAyala Carcedo, F. 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