GEOTECNIA I Guías de Trabajos Prácticos (1) Laboratorio Area Geotecnia -

Transcripción

1 GEOTECNIA I Guías de Trabajos Prácticos () Laboratorio Area Geotecnia - Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA Abril, E.G., 00. Mapas Geotécnicos. Guía de Trabajo de Gabinete. Cátedra de Geotecnia I, Guías Didácticas de Gabinete. Laboratorio Area Geotecnia (GeoLab), Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina Serie V N o 0 MAPAS GEOTECNICOS GUIA DE TRABAJO DE GABINETE Objetivo El objetivo de este Trabajo Práctico es la integración de los conocimientos adquiridos durante el dictado de la Materia, aunando conocimientos teóricos, prácticas de gabinete y labores de campo. El alumno posee ya los conocimientos que le permitirán advertir las características geotécnicas de diferentes ambientes geomorfológicos y los procesos morfodinámicos que los han generado y también los que actualmente se encuentran activos. Conocen ya sobre los diferentes tipos de rocas, sus paisajes, los agentes que han provocado su yacencia original y los que los han transformado, sus estructuras primarias y secundarias y los tipos de actividad antrópica y sus consecuencias sobre una cuenca, por ejemplo. También saben que es importante advertir la tendencia de uso, ya que este condiciona el comportamiento hídrico. Para analizar los temas expuestos se emplea información de base (antecedentes), incluidos mapas (litológicos, geomorfológicos, estructurales, topográficos), imágenes de sensores remotos (aerofotografías o imágenes de satélite), datos extraídos de campo (muestras litológicas) y finalmente trabajos de campo, que han sido cuidadosamente planificados para recorrer los lugares críticos para la obtención de información puntual, local y regional significativa. Será este Trabajo Práctico el que les permitirá integrar la información de importancia geotécnica en un documento representativo de la realidad, expresada esta a partir de signos y símbolos representativos. Estamos hablando del mapa geotécnico. Esta versión 00 ha sido revisada y corregida. Las Guía de Trabajos Prácticos de la Cátedra Geotecnia I tienen por finalidad orientar al alumno en el desarrollo de sus trabajos en gabinete o laboratorio, proveyéndoles de las consignas correspondientes y del material y de la información necesarios. Tienen por propósito asimismo destacar los aspectos más importantes a considerar, tanto en cuanto al trabajo práctico a desarrollar como en los asuntos relacionados con su futura actividad profesional, remarcándoles tópicos de impacto en decisiones ingenieriles a partir de preguntas que son las claves de la interpretación de la realidad.

2 El mapa geotécnico no es un mapa geológico, topográfico o hidrológico sino una combinación de estos, donde la información asentada es no otra cosa que la interpretación geotécnica de La información contenida en los mapas mencionados y la inclusión de datos anexos que posibilitan al ingeniero tomar decisiones sobre la base de la realidad. Parte. El mapa-base Un mapa-base es aquel que provee de información soporte para ubicar los datos geotécnicos que asentará en ingeniero. Podrá tener tipos, cantidad y densidad de datos que permitan ubicar perfectamente los datos geotécnicos en el espacio y en el tiempo, dando cuenta del autor, la escala y la base informativa empleada. Uno de los mapas-base más utilizados actualmente, por el ahorro de tiempo que significa incorporarlo y la elocuencia de sus datos, es aquél que emplea una imagen de sensores remotos de fondo, sea una aerofotografía o una imagen satelital. Su resolución depende del grado de detalle del mapa. En el presente Trabajo práctico proveemos de una imagen satelital Quick Bird referenciada (ver aula virtual : FLICKR). IMAGEN SATELITAL QUICK BIRD Fuente: Enciclopedia Encarta N COORDENADAS Fuente: Google Earth La imagen se encuentra orientada al Norte, y las coordenadas extremas de la misma se corresponden con los parámetros expresados en latitudlongitud que se muestran (los puntos son en secuencia, en sentido horario, a partir del extremo superior izquierdo de la imagen). Se trata del área de visita de Campo I, camino al Cerro Pan de Azúcar, en proximidades de la localidad de Villa Allende (Córdoba). La información geológica del sector se provee en la Página WEB de la Comisión (ver Geología del Area), donde también puede consultarse desde un corte geológico regional, extraído de la hoja geológica correspondiente, hasta un bosquejo fotogeológico de la región, elaborado a partir del análisis estereoscópico de un par aerofotográfico.

3 IMAGEN SATELITAL QUICK BIRD Los pozos se encuentran posicionados según se muestra sobre la imagen. Su cota relativa es (tomando el pozo ubicado al borde del río como de cota cero): Pozo = +8 m (extremo Sur-Oeste de la imagen) Pozo = + m (al lado del camino) Pozo = 0 m (planicie aluvial) Pozo = 0 m (ribera del río) Pozo 5 = - m (paleocauce) Pozo 6 = +5 m (ladera de sierra) N Fuente: Google Earth DATOS DE LOS POZOS P (+8m) P (+m) P (0m) P (0m) P5 (-m) P6 (+5m) Suelo -0,0 Suelo -0,50 Suelo -0,50 Suelo -0,50 Arenas -0,0 Suelo Cong -,50 Grava -,90 Grava -,90 Grava -,00 Aluvión -,80 Cong 0-0,0 -,80 Met -8,00 Gravilla -,0 Gravilla -,0 Gravilla -,0 Gravas -,0 Met Congl -9,0 Aluvión -5,0 Aluvión -5,0 Aluvión -7,70 Metam -,0 Metam -,00 Metam -,00 Metam -,00-9,0 Parte. Capas informativas a. Topografía También se adjunta un esquema de la topografía del lugar, expresada esta en curvas de nivel en diferente equidistancia (ver Topografía del Area). ARCHIVO DIGITAL Topografía: Curvas de nivel equidistancia 5m 5m Fuente: Fotomap TopoXsat

4 La imagen digital y los archivos vectoriales correspondientes a las curvas de nivel en 5m 0m y 5m pueden ser solicitados por los alumnos que estén en condiciones de procesarlos en Surfer o en AutoCad (ponerse en contacto con el profesor). La imagen Quick Bird, los mapas y fotomapas, así como el gráfico de curvas de nivel precedentes y todos los gráficos mencionados precedentemente pueden ser capturadas como imágenes. Algunas pueden ser llevadas a la misma escala y solaparse. b. Drenaje, Litología y Geomorfología Todos los datos de campo obtenidos durante el primer trabajo de campaña integrarán la base informativa a la que el alumno deberá recurrir para elaborar el mapa geotécnico que se le solicita. Para posicionar los datos extraídos de tales fuentes informativos, el alumno recurrirá al reconocimiento de campo ya efectuado y a la imagen satelital de detalle suministrada. Por cualquier duda, se puede recurrir a Google Earth en Internet, sitio a partir del cual puede visualizar el área en diferentes escalas y empleando las herramientas de visión lateral simulada, efectuando un simulacro de sobrevuelo girando el punto de observación y obteniendo distintos niveles de aproximación. Geología de la comarca Boceto fotogeológico: Contexto Boceto fotogeológico: Area de trabajo De la imagen satelital pueden extraerse muchos de estos datos, como las referencias, la red de drenaje y la ubicación de las rutas, explotaciones mineras y demás puestos de la comarca. El mapa que deberá realizar el alumno deberá estar hecho en una hoja al menos de tamaño A, siendo conveniente hacerlo en una hoja A. El citado mapa deberá contener las referencias propias de un mapa general: - Referencias laterales (latitud/longitud) - Ubicación del Norte - Vías de comunicación - Laboreos mineros - Puente

5 - Sitios de visita en campo - Referencias - Autor - Fecha - Fuentes informativas (bibliografía) (para presentarlo de manera conveniente, el alumno consultará mapas publicados para ver de qué forma se presenta la información requerida) Se deberán agregar también los datos correspondientes específicamente a un mapa geotécnico: - Puntos de perforación (pozos) con datos En la planicie aluvial (tres puntos) - Perfiles de pozo de todos Asentar la cota de superficie y datos en profundidad (todos los estratos y la prof. de la freática) Se deberá efectuar un corte transversal: - Se trazará un eje de corte (B-B) (que siga la línea definida por los pozos) - Se elaborará un corte transversal según el citado eje B-B (coherente con la topografía que surge de la geomorfología y datos de los pozos) Todas estas operaciones podrán efectuarse según lo muestran los modelos que seguidamente se acompañan a esta Guía. Se adjunta a continuación un esquema litológico, obtenido a partir de sensores remotos, y una representación en corte de una visión en planta de un depósito aluvial de pie de monte. Si bien el alumno podrá presentar a corrección borradores, el mapa resultante del TP deberá tener una terminación propia de un mapa final. Parte. Afirmación de conceptos En esta parte del Trabajo Práctico se pretende que el alumno se dé cuenta de los datos que hacen falta para obtener un panorama litológico claro de la sub-superficie. Cuanto mayor sea la cantidad de pozos (sondeos), obviamente, mejores oportunidades se tendrán para conocer el subsuelo de un área. De todos modos, efectuar cada sondeo, incluso los indirectos (por geofísica), suma costos económicos y lleva su tiempo de ejecución. Es por esto que el alumno se debe llevar la idea de que debe adquirir un conocimiento suficiente de la superficie a estudiar y de los fenómenos geológicos que han ocurrido en el área como para poder planificar estratégicamente la ubicación de los sondeos de manera óptima, logrando la máxima información con la menor cantidad de pozos o sondeos. Debe saber también que la falta de información, por no haber efectuado la cantidad suficiente de sondeos, se traducirá en errores que pueden significar importantes dificultades al proyecto. Presentamos seguidamente un ejercicio apenas demostrativo de las consecuencias derivadas de una falta o de un exceso de pozos o sondeos. En el primer caso se produce la ausencia de datos necesarios, en el segundo una redundancia innecesaria.

6 a. Reconstrucción de perfiles sobre la base de datos de pozos CASO : Tres pozos a igual cota e idéntico perfil P P P DATOS DE LOS POZOS P 0m m m m P 0m m m m P 0m m m m P (pozo);,,,... (litologías); (contacto); 0m (cota) DATOS+: Tarea: Separe los contactos de los estratos proporcionalmente y pinte. Coloque referencias CASO : Tres pozos a igual cota y perfil con cotas progresivamente más profundas (estrato inclinado) P P P DATOS DE LOS POZOS P 0m m m m P (pozo);,,,... (litologías); (contacto); 0m (cota) DATOS+: P 0m m m m P 0m m m m Tarea: Ubique puntos guía en la líneas de los pozos, una los puntos guía y pinte. Coloque referencias

7 CASO : Tres pozos a igual cota y perfil con cotas variables (estrato plegado) P P P DATOS DE LOS POZOS P 0m m m m P (pozo);,,,... (litologías); (contacto); 0m (cota) DATOS+: P 0m m m m P 0m m m m Tarea: Ubique puntos guía en la líneas de los pozos, una los puntos guía y pinte. Coloque referencias CASO : Tres pozos a igual cota y perfil con cotas variables (estrato buzante con contacto aflorante). P a F P P DATOS DE LOS POZOS P 0m P 0m P 0m m m m P (pozo);,,,... (litologías); (contacto); 0m (cota) a: contacto litológico -; F: falla DATOS+: m -----f -7m m m Tarea: Ubique puntos guía en la líneas de los pozos, una los puntos guía y pinte. Coloque referencias

8 CASO 5: Cuatro pozos a igual cota y perfil con cotas iguales; lente de arena limosa. P P P P DATOS DE LOS POZOS P 0m P 0m P 0m P 0m m m m m m m m 5 P (pozo);,,,... (litologías); (contacto); 0m (cota) DATOS+: m m m m m m m 5 Tarea: Ubique puntos guía en la líneas de los pozos, una los puntos guía y pinte. Coloque referencias 5 b. Construcción de una carta topográfica a partir de cotas de superficie Esquema topográfico por interpolación simple Carta topográfica EJERCICIO El presente gráfico muestra el resultado de aplicar un método de interpolación de cotas. Las cotas son tomadas como referencias y se ubica el paso de una isolínea (línea que une puntos virtuales de igual altitud), lográndose el gráfico de curvas de nivel o esquema topográfico. El método puede ser muy complejo, existiendo algoritmos de cálculo que estiman con diferentes criterios la posición del punto virtual teórico. El alumno deberá: - Resolver la parte inconclusa del gráfico - Construir un corte, silueta o perfil topográfico, a partir de la línea marcada A-A. DATOS+: Las cotas están en metros sobre el nivel del mar (msnm). Tener en cuenta la escala horizontal

9 ESQUEMA EN CORTE DEL LECHO DE UN RIO DE MONTAÑA REFERENCIAS DEL ESQUEMA GEOLOGICAS: LITOLOGICAS Met = Metamorfitas (Cámbrico) Cgl = Conglomerado (Pre-Cuaternario) (Conglomerados rojos no seleccionados) Al = Aluvión (Cuaternario) (Bloques, gravas, gravillas y arenas) S = Suelo orgánico (Actual) ESTRUCTURALES F = Falla (Neotectónica) GEOMORFOLOGICAS: I II III - IV = Niveles de deposito aluvial / aluvional Te = Terraza de erosión Esperamos que la realización de este trabajo permita poner en práctica las habilidades adquiridas y los conocimientos incorporados durante el dictado de la Asignatura, quedamos a disposición del alumno para consultas y le deseamos, como siempre, que hayan disfrutado del Trabajo Práctico. Servicio de Tutoría Continua: consultar en ernesto.g.abril@gmail.com

10 MODELOS Se suministran seguidamente algunos esquemas a seguir (pueden también bajarse de la página WEB correspondiente de la Comisión). a. Discriminación de unidades litológicas por Fotointerpretación Modelo de una interpretación litológica Aerofotografía Abanico aluvial Fotointerpretación geológica Roca aflorante, materiales de pie de monte: arenas cementadas por carbonatos, pavimento del desierto, depósitos de planicie de inundación, gravas gruesas, gravas finas, costra salina rugosa El esquema muestra la efectividad de las imágenes de sensores remotos en la discriminación y delineación de unidades litológicas. Rápidamente, el intérprete puede obtener un fotomapa litológico preliminar delineando las diferentes unidades presentes y luego concurrir al campo para verificar las características de las mismas y efectuar su descripción y completar el mapa temático.

11 b. Realización de un corte geológico a partir de un fotomapa litológico Modelo de un corte transversal Deposito de pie de monte Material aluvial de pie de monte acumulado a partir de desagües estacionales no permanentes. Roca aflorante (basamento) Cursos fluviales transitorios Planicie aluvial Planicie de inundación Terrazas fluviales Colada de barro (A-A Línea de corte) Corte Geológico Perfil litológico obtenido a partir de rebatir los datos desde la línea de corte. El esquema precedente muestra la obtención de un perfil litológico según una línea de corte A-A trazada sobre un esquema litológico en planta (material aluvial de pie de monte). El esquema se obtiene rebatiendo los puntos determinados por la intersección de la transecta A-A con los contactos litológicos y dándoles una cota relativa coherente con la característica de cada suceso y depósito geológico. Ejemplo de un resultado de construcción de un corte geológico transversal para el caso de estructuras complejas: Corte geológico