CENTRO 29 - PLAN 99 Ingeniería Geológica - 1

GEOLOGÍA APLICADA A LA INGENIERÍA

CÓDIGO: 29/99-7513 CURSO: 2003-2004Carga docente: 7.5 Créditos (4.5 teóricos + 3 prácticos).Departamento: Ciencias de la Tierra (Facultad de Ciencias).Profesor: José Delgado Marchal.

OBJETIVOSConocer las propiedades mecánicas de suelos y rocas en función de su génesis. Reconocer la importancia y elefecto del agua en las propiedades de suelos y rocas. Saber planificar una campaña de reconocimiento geológicoen función de las necesidades del proyecto u obra y de la complejidad del emplazamiento. Reconocer loscondicionantes geológicos de cada tipo de obra civil y conocer los datos necesarios para cada tipo de obra.

TEORÍA

Tema 1.- Introducción. Concepto y objetivos de la Ingeniería Geológica. Geología e Ingeniería: la GeologíaAplicada a la Ingeniería, la Hidrogeología y la Geotecnia. Métodos de estudio. Datos geológicos de interés enIngeniería.

PROPIEDADES GEOMECÁNICAS DE LOS SUELOS

Tema 2. Elementos de mecánica de suelos. Propiedades índice de los suelos. Granulometría de los suelos.Consistencia de suelos . Esfuerzos en el suelo. Ley de Terzaghi: presiones total, neutra y efectiva. Capilaridad.Resistencia al corte de suelos. Compresibilidad y consolidación de suelos.

Tema 3. Propiedades de los suelos geotécnicos. Clasificación de los suelos: Sistema Unificado deClasificación. Propiedades de los suelos detríticos gruesos. Propiedades de las gravas y arenas. Propiedades delos limos. Propiedades de las arcillas. Propiedades de los suelos orgánicos.

Tema 4. Propiedades de los suelos en relación con su génesis. Influencia de la mineralogía y la fábrica enlas propiedades geotécnicas de los suelos. Depósitos coluviales. Depósitos aluviales. Depósitos lacustres.Depósitos litorales. Depósitos glaciares. Depósitos de climas áridos. Depósitos de climas tropicales. Depósitosde origen volcánico. Suelos con problemática especial: arcillas expansivas, suelos dispersivos, suelos salinos yagresivos, suelos licuefactables y fangos blandos y sensitivos.

PROPIEDADES GEOMECÁNICAS DE LOS MACIZOS ROCOCOS

Tema 5. La matriz rocosa. Naturaleza mecánica del macizo rocoso: Matriz rocosa y discontinuidades.Propiedades de la roca matriz. Descripción. Propiedades índice. Meteorización. Deformación y compresibilidad.Relaciones esfuerzo – deformación. Resistencia al corte. Criterio de Mohr – Coulomb.

Tema 6. Discontinuidades. Tipos y origen de las discontinuidades. Descripción de las discontinuidades (ISRM).Resistencia al corte de las discontinuidades. Efecto de la escala. Efecto del agua y de la permeabilidad en ladiscontinuidad. Efecto de los rellenos.

Tema 7. El macizo rocoso. Caracterización de los macizos rocosos. Familias de discontinuidades. Tamaño debloque. Intensidad y densidad de la fracturación. El índice RQD. Meteorización. Permeabilidad de macizosrocosos. Esfuerzos en el macizo. Resistencia al corte del macizo rocoso. Deformabilidad.

Tema 8. Clasificaciones geomecánicas de los macizos rocosos. Objetivos de las clasificaciones. Laclasificación CSIR de Bieniawski: el índice RMR. Aplicaciones. La clasificación NGI de Barton: el índice Q.Campos de aplicación. Correlación con el índice RMR. Limitaciones de las clasificaciones geomecánicas.

EL AGUA EN EL TERRENO

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Tema 9. El agua en el terreno. El Ciclo Hidrológico. Flujo del agua en el terreno. Ley de Darcy. Permeabilidady gradiente hidráulico. Ecuación fundamental del flujo del agua en el suelo. Esfuerzos de circulación del aguasubterránea. Presión de filtración. Gradiente hidráulico crítico y sifonamiento. Redes de flujo. Efecto del agua enel terreno y en las obras de ingeniería. Métodos de tratamiento del agua en el terreno.

MÉTODOS DE EXPLORACIÓN Y RECONOCIMIENTO DEL TERRENO

Tema 10. Métodos preliminares de investigación. Antecedentes e información previa. Mapas topográficos ymodelos digitales de elevación del terreno. Fotointerpretación y teledetección. Mapas geológicos, geomorfológicose hidrogeológicos. Mapas de rocas industriales. Mapas geotécnicos. Mapas de riesgos. Riesgo de erosión,deslizamientos y de inundación de la Comunidad Valenciana (COPUT).

Tema 11. Técnicas directas de investigación. Calicatas y zanjas. Galerías. Pozos. Sondeos. Sistemas deperforación. Maquinaria de sondeos. Toma de muestras. Muestras alteradas e inalteradas.

Tema 12. Técnicas indirectas de investigación. Objetivos y resultados. Propiedades base. Métodospotenciales. Métodos eléctricos y electromagnéticos. Métodos sísmicos. Testificación de sondeos.

Tema 13. Ensayos y pruebas in situ. Penetraciones dinámicas: El ensayo de penetración standard (SPT) y elensayo D.P.S.H. El índice (N1)60cs. Correlaciones con parámetros geotécnicos del suelo. El ensayo de penetraciónestática (CPT). El índice Qc. Correlación con parámetros geotécnicos del suelo. Otros ensayos de resistenciaal corte y deformabilidad. Ensayos de permeabilidad en sondeos y catas. Medida de tensiones in situ en macizosrocosos.

APLICACIONES DE LA GEOLOGÍA A TRABAJOS DE INGENIERÍA CIVIL Y DE MINAS

Tema 14. Estabilidad de taludes y laderas naturales (I): Investigación. Tipología de movimientos:clasificación. Factores condicionantes y factores desencadenantes. Investigación de los movimientos: Rasgosgeomorfológicos e identificación de inestabilidades, investigación detallada, instrumentación y auscultación.

Tema 15. Estabilidad de taludes y laderas naturales (II): Análisis de estabilidad y control. Métodos deanálisis de la estabilidad en suelos. Análisis cinemático de estabilidad de taludes rocosos. La clasificacióngeomecánica SMR. Ámbito de aplicación y usos. Métodos de control. Excavación de taludes: Excavacionesmineras y en obra civil. Excavabilidad del terreno: métodos mecánicos y explosivos.

Tema 16. Excavaciones subterráneas. Tipos de obras subterráneas. Factores básicos de la investigación dela excavación: Objetivos, metodología y fases del estudio. Factores geológicos en las excavaciones subterráneas.Control y seguimiento geológico durante la excavación. Las clasificaciones geomecánicas en túneles. Evoluciónhidrogeológica. Métodos de excavación y construcción de túneles. Afecciones externas de las excavacionessubterráneas.

Tema 17. Estructuras de tierras. Generalidades. Metodología de diseño. Materiales de construcción: el pliegoPG-3. Puesta en obra y control. Terraplenes sobre suelos blandos. Terraplenes a media ladera.

Tema 18. Embalses y presas. Introducción. Tipos de presas y estructuras auxiliares. Metodología de los estudiosgeológicos y geotécnicos. Reconocimientos geológicos e investigaciones in situ. Criterios de selección de presas.Permeabilidad de la cerrada y del vaso. Materiales de construcción. Condiciones geológico-geotécnicas de lacerrada: esfuerzos sobre el terreno, distribución de tensiones y mecanismos de rotura. Sismicidad inducida.

Tema 19. Obras en el litoral. Tipos de puertos y obras auxiliares. Métodos de investigación. Factores geológicosen las obras litorales: La dinámica litoral. Obras de defensa del litoral. Sedimentación marina y relleno deinfraestructuras portuarias: dragados. Materiales de construcción en obras del litoral.

Tema 20. Edificaciones. Introducción: cimentación del edificio, asientos y capacidad portante del terreno.Cimentaciones en suelos y en roca. Cimentaciones en condiciones geológicas complejas. Reconocimientogeotécnicos: objetivos y metodología.

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PRÁCTICAS

Se realizarán prácticas de gabinete (1 hora por sesión) y de campo. Las prácticas de gabinete consistiránen:

Práctica 1: Propiedades geomecánicas de suelos.1.1. Propiedades índice de suelos. Clasificación de suelos.1.2. Resistencia al corte: ensayo de corte directo.1.3. Deformabilidad: ensayo edométrico.

Práctica 2: Propiedades geomecánicas de macizos rocosos.2.1. Caracterización de discontinuidades.2.2. Clasificación geomecánica de macizos rocosos.

Práctica 3: El agua en el terreno.3.1. Flujo del agua. Presión de filtración.3.2. Gradiente hidráulico crítico.3.3. Redes de flujo. Estimación de caudales en obras.

Práctica 4: Análisis de estabilidad de taludes en suelos.4.1. Rotura plana en suelos.4.2. Rotura circular en suelos homogéneos.4.3. Rotura circular en suelos estratificados.

Práctica 5: Análisis de estabilidad de taludes rocosos.5.1. Análisis cinemático de roturas planas en roca.5.2. Análisis cinemático de roturas en cuña en roca.5.3. Análisis de vuelcos.

Las prácticas de campo consistirán en la visita a obras o zonas de especial interés para complementarlos contenidos teóricos de la asignatura. Las visitas programadas son:

Salida 1 (17 Octubre). Deformabilidad del terreno en obras lineales: Obras en las carreteras de la comarca de laVega Baja (Alicante).

Salida 2 (7 y 21 Noviembre). Macizos rocosos: Monte Benacantil (Alicante).Salida 3 (5 Diciembre). Movimientos de ladera: Recorrido por diversos puntos de la provincia de Alicante.Salida 4: Campamento (18 - 20 Diciembre). Túneles, Arcillas expansivas, Riesgos geológicos, Presas, Estabilidad

de taludes.Salida 5 (16 Enero). Obras en el litoral. Recorrido por el litoral entre Alicante y Campello.

EVALUACIÓN

Se realizará un examen final de Teoría y otro de Prácticas.

Nota Final = 0.5 Examen de Prácticas + 0.5 Examen Teoría

Para aplicar la anterior fórmula es necesario obtener al menos 4.5 puntos en cada una de las partes y lamedia debe ser superior a 4.99.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

• Bell, F.G. (1993). Engineering Geology. Blackwell Science, Oxford (CI 624.1/BEL/eng).• González Vallejo, L.I., Ferrer, M., Ortuño, L., Oteo, C. (2002). Ingeniería Geológica. Pearson

Educación - Prentice Hall, Madrid (BG 551/ING/gon).• Johnson, R.B., Degraff, J.V. (1988). Principles of Engineering Geology. John Wiley & Sons, New York (CI

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• Hudson, J.A., Harrison, J.P. (2000). Engineering rock mechanics. An introduction to the principles. Pergamon,Oxford (CI 624.1/HUD/eng).

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• López Marinas, J.M. (2002). Geología aplicada a la Ingeniería . 2ª ed. CIE Dossat 2000, Madrid (CI624.1/LOP/geo).

• López Marinas, J.M., Perrón M. (2002). Glosario y vocabulario español, inglés y francés de términoshabituales en Geología Aplicada a la Ingeniería Civil. CIE Dossat 2000, Madrid (CI 55/LOP/glo y BGR0/D/62/LOP/glo).

• Smith, G.N., Smith, I.G.N. (1998). Elements of Soil Mechanics. Blackwell Science, Oxford (CI 624.1/SMI/ele).• Scesi, L., Papini, M. (1998). Studi geologici nei progetti di gallerie. GEO-GAPF S.n.c., Segrate.• Sutton, B.H.C. (1989). Problemas resueltos de mecánica del suelo. Librería Editorial Bellisco, Madrid (CI

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REVISTAS DE INTERÉS

Bulletin of Engineering Geology and the Environment. Springer. Heidelberg. (Acceso electrónico).Quaterly Journal of Engineering Geology & Hydrology. The Geological Society of London. Londres. (Biblioteca de

Ciencias y acceso electrónico).Engineering Geology. Elsevier. Amsterdam. (Acceso electrónico).Natural Hazards. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. (Biblioteca Ciencias).