agua subterránea y tuneles

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAUNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA PROFESIONALESCUELA PROFESIONAL

INGENIERÍA CIVILINGENIERÍA CIVILCICLO 2014-IICICLO 2014-IIAULA: A:101AULA: A:101

DOCENTE:

DR. OSCAR S. ANGULO SALAS

Ingeniero GeólogoReg. CIP 24272

10

HIDROGEOLOGÍAHIDROGEOLOGÍA

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

6

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

Desde tiempos antiguos hombre usó agua subterránea para sus necesidades.

En Egipto y culturas del medio oriente, también en antigua China desarrollaron conocimientos para perforar pozos profundos y regar zonas extensas con agua subterránea.

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

Luego, hombre trató de buscar explicaciones sobre origen del agua subterránea.

Primeras teorías estaban basadas más en filosofía que en investigaciones científicas.

Antiguos griegos y romanos creyeron en idea: "agua subterránea corre por cavernas y caminos subterráneos desde océano hacia la Tierra.

7

88

Cantidad de precipitaciones no alcanzaba para alimentar reservas de agua subterránea." (Platón, Aristóteles, Thales, Plinius).

En edad media hasta el renacimiento se pensó que: "tierra digería agua salada del océano y la excretaba en ríos y manantiales en forma de agua dulce“. J. Kepler [1571 - 1630].

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

Con renacimiento empezó período de observación e investigación científica de procesos hidrológicos.

B. Palissy [1510 - 1589] dijo (sin gran reconocimiento por parte de sus contemporáneos) que infiltración de precipitaciones alimentaba aguas subterráneas.

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

99

P. Perrault [1608 - 1680] realizó mediciones de precipitaciones y estimaciones del flujo de ríos y reconoció que sólo sexta parte de precipitaciones corría por ríos.

E. Mariotte [1620 - 1684] desarrolló teoría que infiltración de precipitaciones alimentaba agua subterránea.

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

1010

E. Halley [1656 - 1742] realizó mediciones de evaporación y describió ciclo hidrológico.

Con progreso de Geología, también hubo desarrollo de Hidrogeología.

o Experimentos y trabajos del ingeniero francés Henry Darcy [1803 - 1858] significaron un paso fundamental en desarrollo de Hidrogeología.

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

1111

12

AGUA SUBTERRÁNEAAGUA SUBTERRÁNEA

Es aquélla que se encuentra bajo la superficie del suelo, en condiciones de saturación;Proviene de infiltración del agua superficial, que luego se mueve, en forma vertical descendente (percolación) hasta alcanzar zona saturada del suelo;Límite que separa zona saturada de la no saturada del suelo se denomina nivel freáticonivel freático.

Agua subterránea

Nivel freático

13

AGUA SUBTERRÁNEAAGUA SUBTERRÁNEA

Es aquélla que se encuentra bajo la superficie del suelo, en condiciones de saturación;Proviene de infiltración del agua superficial, que luego se mueve, en forma vertical descendente (percolación) hasta alcanzar zona saturada del suelo;Límite que separa zona saturada de la no saturada del suelo se denomina nivel freáticonivel freático.

Agua subterránea

Nivel freático

14

Qué es agua subterránea?Qué es agua subterránea? Agua que se encuentra

debajo del nivel del terreno en fisuras y espacios vacíos de rocas, suelo, arena, gravas.

Es almacenada en -y se mueve lentamente a través de- formaciones geológicas denominadas acuíferosacuíferos.

15

Agua subterránea y ciclo Agua subterránea y ciclo hidrológicohidrológico

16

Ocurrencia del agua Ocurrencia del agua subterráneasubterránea

17

Ocurrencia y movimiento Ocurrencia y movimiento del agua subterráneadel agua subterránea

Ocurrencia y movimiento Ocurrencia y movimiento del agua subterráneadel agua subterránea

Unidad confinadaUnidad confinada

18

Ocurrencia y movimiento Ocurrencia y movimiento del agua subterráneadel agua subterránea

Unidad confinadaUnidad confinada

19

Ocurrencia y movimiento del agua Ocurrencia y movimiento del agua subterráneasubterránea

20

Zona no saturada

Nivel freático

Suelo y aguas subterráneasSuelo y aguas subterráneas

Franja capilar

Zona saturada

21

Importancia del agua Importancia del agua subterráneasubterránea

Es de mejor calidad que agua superficial;

Es un recurso esencial y vital para 25-40% de población mundial; 50%, en USA. 50% de megaciudades y cientos de otras ciudades importantes dependen de manera significativa del uso de AS.

Aguas subterráneas son ampliamente utilizadas para riego en países como India, Bangladesh e Irán. Países semiáridos o áridos como Arabia Saudita para regar se utilizan casi 100% de agua subterránea.

22

23

Importancia del agua Importancia del agua subterráneasubterránea

En Naturaleza existe 1350x106 km3 de agua; 4,17x106 km3 es agua subterránea aprovechable;

Agua subterránea representa 20% de agua dulce del planeta y 96% del agua dulce líquida del planeta.

Agricultura bajo riego (60% del agua extraída se utiliza para agricultura en zonas de clima árido y semiárido), industria, minería son grandes usuarios de agua subterránea.

24

Importancia del agua Importancia del agua subterráneasubterránea Agua subterránea representa

20% de agua dulce del planeta y 96% del agua dulce líquida del planeta.

Agricultura bajo riego (60% del agua extraída se utiliza para agricultura en zonas de clima árido y semiárido), industria, minería son grandes usuarios de agua subterránea.

25

Agua en planetaAgua en planeta

26

Agua subterránea 97%

Ríos y arroyos 1%Ríos y arroyos 1%

Lagos y Lagos y pantanos 1%pantanos 1%

Agua Agua atmosférica 1%atmosférica 1%

Balance de agua dulce Balance de agua dulce (Excluyendo glaciares y nieves perennes)

27

Ventajas del agua subterráneaVentajas del agua subterráneaGran volumen disponible;Menores costos de captación;Plazos de ejecución más cortos;Menores impactos ambientales;Menores costos de tratamiento;De mejor calidad para consumo poblacional;Pozos pueden ser construidos en forma progresiva;Poca variación en caudal, calidad y temperatura;Más protegida de polución artificial.Adecuada para suministro en caso de sequias.

28

Ventajas de utilización de agua subterráneaVentajas de utilización de agua subterránea

Existe mayor cantidad de agua subterránea que superficial;

Puede obtenerse en sitio donde se le requiere, sin costos de conducción;

Generalmente, no requiere tratamiento previo a su utilización para uso poblacional;

Algunos sistemas no son impactados en forma importante (a corto o mediano plazo) por temporadas de estiaje prolongadas.

29

Desventajas de utilización de A.S en relación a superficialDesventajas de utilización de A.S en relación a superficial

No es visible a simple vista; Está incluida en sistemas que

no se comprenden fácilmente (existen multitud de conceptos erróneos y mitos que colaboran a desinformación general);

Educación técnica a nivel básico relacionada con agua subterránea en general es deficiente;

Desventajas de utilización de agua subterránea en Desventajas de utilización de agua subterránea en relación a superficialrelación a superficial

Existe mayor desarrollo en construcción de presas que en perforación de pozos para extracción de agua subterránea y manejo de sistemas subterráneos;

Se maneja en forma política, por lo que decisiones que se toman no tienen respaldo técnico adecuado.

30

o Igualmente en zonas agrícolas, problemas de drenaje y salinización de suelos.

Situaciones en que agua subterránea constituye Situaciones en que agua subterránea constituye problemasproblemas

31

32

Hidrología de aguas subterráneasHidrología de aguas subterráneas

Estudia ocurrencia, distribución y movimiento de agua en parte subterránea de Tierra;

Abarca no sólo aspectos de producción de agua sino también problemas de polución y descontaminación de acuíferos.

HidrogeologíaHidrogeología

Estudia almacenamiento, circulación y distribución de agua en zona saturada de formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, sus interacciones con medio físico y biológico y sus reacciones a acción del hombre.

33

o Darcy formuló leyes matemáticas que gobiernan movimientos del agua subterránea ("Ley de Darcy”, publicado en 1856).

o Durante siglos 19 y 20, nuevos conocimientos sobre aguas subterráneas (obtenidos por estudios de científicos, tales como J. Dupuit, P. Forchheimer, A. Thiem Y L. Kozeny) llegaron a formación de una nueva parte de Geología, la Hidrogeología.

Historia de hidrogeologíaHistoria de hidrogeología

3434

35

Como en otras disciplinas, estudio del agua subterránea está afectado por muchos y diversos mitos y verdades a medias.

Para población en general, hecho de que no sea posible identificarla directamente, le permite suponer muchas cosas que no tienen nada que ver con ciencia.

Hidrogeología-impactos de bombeoHidrogeología-impactos de bombeo

Subsidencia del terreno, incremento de riesgos de colapso

36

HIDROGEOLOGÍA

•

HIOSTORIA DE LA HIDROGEOLOGÍA

• Lamarck (1802) utilizó el vocablo “Hidrogeología” para definir el conjunto de fenómenos de erosión, transporte y sedimentación producidos por agentes acuos.• El inglés Lucas (1880) utilizó el término “Hidrogeología” como estudio geológico para referirse a investigar aguas subterráneas.•Mead (USA) en su obra “Hydrology” (1919) difundió el término hidrogeología que tuvo amplia difusión mundial.•El germano Prinz (1919) publica “Handbuch der Hydrologie” donde se refiere exclusivamente a las aguas subterráneas y no a las superficiales.

HIDROGEOLOGÍA

. Meinzer (1939) propone a la Asociación Internacional de Hidrología Científica, que la parte de la Hidrología que trata las AS, se denomine Geohidrología.

. Castagny y Margat (1965), Davis y De Wiest (1966) o Meyboom (1961) usan el vocablo geohidrología, agua subterránea, hidrogeología, hidrología subterránea.

HIDROGEOLOGÍA

. El Comité Coordinador del Decenio Hidrológico Internacional (1965), patrocinado por la UNESCO define:“ Hidrogeología es aquella parte de la Hidrología que corresponde al almacenamiento y circulación y distribución de las aguas terrestres en la zona saturada de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, sus interacciones con el medio físico y biológico y sus reacciones a la acción del hombre”

HIDROGEOLOGÍA

* La Hidrogeología es claramente una materia interdisciplinar en la que - con una finalidad concreta, el estudio de la fase sub superficial del ciclo hidrológico - es preciso aplicar las leyes y métodos de otras muchas disciplinas.* El conocimiento de las formaciones geológicas que constituyen los embalses subterráneos se consigue mediante la obtención de mapas y perfiles geológicos a escala adecuada, según sea la finalidad del estudio.

HIDROGEOLOGÍA

* En geología las ramas más utilizadas son la estratigrafía y la Tectónica, excepto Rº efusivas.* La geomorfología juega un papel muy importante en el estudio del Karst y su evolución, o aportando un mejor conocimiento al estudio de las formaciones de origen glaciar o fluvial del Quaternario.* La geofísica, se utiliza como instrumento para determinar con mayor precisión la profundidad de un estrato geológico y por tanto ayuda a la Hidrogeología.

HIDROGEOLOGÍA

* La Geotecnia y la Geología Aplicada a la ing. Civil se relaciona con la Hidrogeología, por Ej. Los problemas de impermeabilidad de embalses, estabilidad de laderas y taludes, de presas de materiales sueltos, de drenajes agrícolas, de asentamientos, etc. No pueden ser estudiados sin considerar como un factor importante, a veces el más decisivo, la situación y/o circulación del agua del terreno.* La hidroquímica y la hidrogeoquímica deben ser consideradas cada día más indispensables en los estudios de AS, tanto en los aspectos técnicos de la relación agua-terreno, trazadores, datación, etc como en los aspectos prácticos de potabilidad, uso agrícola, contaminación, almacenamiento de aguas residuales en embalses subterráneos, etc.

HIDROGEOLOGÍA

* La tecnología de pozos de agua y sondeos debe ser conocida, la mecánica de fluidos es absolutamente imprescindible su conocimiento, pues permite tener una visión del funcionamiento de los embalses subterráneos conociendo los principios físicos fundamentales del flujo en medios porosos, sistemas de aforo, cálculo de conducciones y bombeos, que tributan en modelos matemáticos y analógicos aplicados a los problemas de AS.* La relación Hidrologia superficial y subterránea es cada día más estrecha y necesarias

TIPOS DE ACUIFEROS

* Según su comportamiento hidrodinámico *Acuífero: estrato o formación geológica que permitiendo la circulación de agua por sus poros o grietas, hace que el hombre pueda aprovecharla en cantidades económicamente apreciables para atender sus necesidades. Ej. aluviones de ríos (gravas y arenas), areniscas poco cementadas, algunos tipos de rocas volcánicas, formaciones geológicas calcáreas muy karstificadas.

Son buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cantidad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas fisurales).

TIPOS DE ACUIFEROS

*•Acuícludo: formaciones geológicas que conteniendo agua en su interior, incluso hasta la saturación no la trasmite y por lo tanto no es posible su explotación. Ej. Los cienos y légamos (arcillas por lo general) de origen deltaico y/o estuarios.

•Pueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores (ej.- las arcillas).

LOS ACUIFEROS

•Acuítardo: estrato o formación geológica que conteniendo apreciable cantidad de agua la trasmiten muy lentamente por lo que tampoco son aptos para su explotación, pero bajo ciertas condiciones especiales permiten una recarga vertical de otros acuíferos, que pueden ser muy importantes en ciertos casos. Ej arcillas limosas o arenosas pueden comportarse como un acuitardo si está ubicado sobre o debajo de un acuífero más importante, al que puede recargar o incluso recibir agua del mismo.

• Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cantidad pero lentos) (p.ej.- limos).

LOS ACUIFEROS

•Acuífugo: formación geológica que no contienen agua ni la pueden trasmitir. Ej. un estrato rocoso granítico no alterado, o rocas metamórficas apenas meteorizadas o fracturadas.

•Son nulos tanto como almacenes como transmisores. (p.ej.- granitos o cuarcitas no fisuradas).

LOS ACUIFEROS

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Los mejores acuíferos se presentan en rocas sedimentarias tanto consolidadas como no consolidadas.• En Rº consolidadas la mejor es la caliza, que varía enormemente en densidad, porosidad y permeabilidad, de acuerdo al ambiente sedimentario existente en su formación y el desarrollo posterior de zonas permeables por disolución del carbonato (formación de un karst), que pueden originar grandes volúmenes de agua.• Los conglomerados y areniscas, cementadas, disminuyen su porosidad y permeabilidad a causa del cemento que las une y da cohesión.

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Los acuíferos que se presentan con mayor frecuencia están formados por depósitos no consolidados de materiales sueltos, como arenas, gravas, mezclas de ambos, etc, pudiendo ser su origen geológico muy distinto: fluvial, terrazas (de los materiales de los ríos), deltaico, si se trata de depósitos acumulados en la desembocaduras de los ríos, depósitos sedimentarios acumulados por gravedad (piedemontes), viento (dunas y/o loes), hielo (depósitos glaciares), etc.

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• De las rocas consolidadas es la Caliza (CO3Ca) la que mejor comportamiento como acuífero se presenta, debido que varia grandemente en densidad, porosidad y permeabilidad, de acuerdo con el ambiente sedimentario existente en su formación y el desarrollo posterior de zonas permeables por disolución del carbonato (es decir la formación de un Karst)

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Con el nombre de karst (del alemán Karst: meseta de piedra caliza), carst o carso se conoce a una forma de relieve originado por meteorización química de determinadas rocas (como la caliza, dolomía, aljez, etc.) compuestas por minerales solubles en agua.

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• El AS tiene lugar tanto en estratos geológicos consolidados (Rº dura) y no consolidados (roca blanda y permeable).• No todas las formaciones geológicas, poseen la misma facilidad para transmitir y proporcionar agua en cantidades apreciables económicamente.• Los acuíferos, mas frecuentes, se encuentran en formaciones geológicas no consolidadas como las gravas, arenas, mezclas de ambos, etc.• El origen geológico puede ser muy distinto: fluvial, deltaico, sedimentario, vientos, hielo, etc.

PROSPECCION

• La base principal de toda prospección de AS es el estudio geológico detallado .• Éste se basa es una cartografía geológica regional y local, con levantamientos detallados a gran escala cuando sea necesario.• Estudio aerofotográfico.• Estudios petrográficos de la roca almacén.• Estudios geoestructurales, geomorfológicos.• Estudios hidrológicos e hidrogeológicos.• El hidrogeólogo debe ser un geólogo experto en estratigrafía, sedimentología, geomorfología, petrología, geología estructural, costos, balances hídricos, valoración de los recursos, captación de recursos, control y conservación de los mantos acuíferos, etc.

AGUA SUBTERRÁNEA

*Las aguas se hallen sobre, en o bajo la superficie del terreno, la cual puede encontrarse al estado líquido, gaseoso o sólido o que existen bajo la superficie del terreno se denomina agua subterránea.*Los términos: agua del subsuelo, agua sub superficial y agua subterránea son términos (sinónimos) usados para referirse al agua que está en los espacios porosos, fracturas, grietas, conductos y cavidades del material consolidado y sin consolidar que se encuentran bajo el suelo.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE UN ACUÍFERO

* La estratigrafía, datación y cronología de la roca almacén tiene por objeto el estudio de las características físicas y químicas del estrato geológico denominado acuífero.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

•Las rocas deben ser porosas y fisuradas.• ROCAS POROSAS, de granos, forma y dimensiones variadas y que alojan entre ellas espacios vacíos pequeños: poros o intersticios.• Estos espacios ocupados por líquidos o gases: agua, aire o vapor de agua.• Las rocas pueden ser incoherentes: grava, arenas; o coherentes (Rº compactas): areniscas, calizas y tobas y también las arcillas.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• Éstas rocas (acuíferos) originan los famosos mantos acuíferos.• La forma y dimensiones de los granos se estudian mediante el análisis granulométrico, y el volumen de vacíos por la porosidad total.•Las rocas fisuradas son rocas compactas, fracturadas cuyos vacíos están esencialmente constituidos por fisuras abiertas.• Éstas dan lugar a redes acuíferas.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• Las características físicas de las Rº almacén se estudian y determinan en:• En laboratorio sobre muestras: estudio y análisis granulométrico, porosidad total y análisis químico.• En el terreno: litología, facies y fisuración.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

• Las características químicas de las Rº almacén son importantes en el estudio de la permeabilidad y la porosidad y, sobre todo, la geoquímica de las AS.• Mediante la disolución de sus sales, los materiales que influyen sobre la composición química de la AS y su evolución en tiempo y espacio.• El análisis químico de las rocas permite conocer si su composición mineralógica son o no solubles, Ej. La arcilla.

ACUÍFERO

• La finalidad básica de la geología estructural es la de identificar, localizar y representar la unidades hidrogeológicas y los datos dimensionales del manto acuífero como:• Grandes cuencas hidrogeológicas,• Sistemas montañosos plegados,• Fosas de hundimiento,• Depósitos aluviales,• Regiones de zócalo,• Zonas kársticas.

ACUÍFERO

•Grandes cuencas hidrogeológicas: cubetas sedimentarias con superposición de mantos cautivos profundos de gran espesor (La yarada).• Sistemas montañosos plegados: capas de pequeña extensión, limitadas y fragmentadas y complejas.• Fosas de hundimiento: zonas sedimentarias con grandes fracturas y favorables para la explotación de las AS.• Depósitos aluviales: Buenos acuíferos• Regiones de zócalo: las capas de alteración son los únicos afloramientos importantes de AS.• Zonas kársticas: sea en regiones plegadas, o llanas y dada su importancia en la superficie terrestre, encierran importantes acuíferos.

TIPOS DE ACUÍFERO

Acuífero confinado:* Es toda formación geológica permeable, comprendida

entre dos estratos impermeables, es decir, los límites superior e inferior son capas impermeables o confinantes, que mantiene el agua a presión, por lo que el flujo en este tipo de acuíferos es a presión, como en tuberías.

* Al instalar pozos en un acuífero confinado, los niveles de agua ascenderán de acuerdo a la presión existente.

* Cuando estos niveles se colocan por sobre el nivel del terreno, se trata de condiciones de artesianismo.

TIPOS DE ACUÍFERO

Acuífero libre: • Es toda formación geológica caracterizado por la

presencia de una superficie libre de agua (nivel freático) que constituye su límite superior y su límite inferior puede ser una formación impermeable o semipermeable.

• La presión del agua en estos acuíferos sigue las leyes hidrostáticas.

• El espesor saturado de un acuífero libre varía en función de la recarga, del gasto de agua, lo que origina que el nivel freático ascienda, o descienda.

• El flujo en estos acuíferos es por gravedad, como en canales, de mayor a menor carga hidráulica.

TIPOS DE ACUÍFERO

TIPOS DE ACUÍFERO

TIPOS DE ACUÍFERO

PROFUNDIDAD Y YACIMIENTO DE AS

• La clasificación basada en la profundidad de AS es arbitraria.• Debe considerarse sobre todo en función de la explotación y del estudio del balance.• La alimentación y gasto de los mantos acuíferos están muy ligadas a su posición.• Las AS poco profundas o freáticas, cuya superficie piezométrica libre está a poca profundidad; substrato a 50 m. como máximo.•Las AS de subsuelo o sub superficiales de 50 a 800 m.•Las AS profundas, a más de 800 m.

•

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Las rocas sedimentarias no consolidadas como las arenas, areniscas y mezcla de ambas, son excelentes acuíferos, variando su capacidad según el tamaño de sus partículas y acomodo de los mismos, con excepción de la arcilla, lutita, limonita.• Otros acuíferos sedimentarios se tiene: depósitos marinos, depósitos aluviales, depósitos fluviales, abanicos aluviales, acarreos glaciales, arenas y dunas.

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Las rocas volcánicas, generalmente no presentan condiciones de acuífero, debido que debe tomarse en consideración las características físicas y químicas de las rocas, la erupción que las originó, el grado de alteración, edad, etc.• Si es escorácea, con grandes intersticios, puede constituir grandes acuíferos (basalto).• En Rº plutónicas y metamórficas (granitos, dioritas, gabros, pizarras, esquistos, otros) generalmente no presentan características de buen acuífero, pudiéndolo ser en regiones muy fracturadas por tectonismo

CARACTERÍSTICAS DEL A. S

• Considerando a la precipitación pluvial, en condiciones normales, y las alimentaciones de cualquier fuente de agua sea a nivel basal como en el discurrir del trayecto, que penetra en el terreno, el AS presenta las siguientes características:• Se encuentra almacenada en estrato geológicos permeables• Se mueve por gravedad de manera muy lenta.• Está libre de elementos patógenos• Es mucho más barata que el agua superficial.• Presenta dos funciones importantes: almacenadora y trasmisora.•

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• La calidad física - química del AS es muy importante cuando se trata de su explotación.• Toda prospección y explotación, mientras no se conozca la calidad del AS, no se conocerá verdaderamente el fin que ciertamente pueda darse al agua.• La naturaleza es quien tiene la última palabra.• Ella debe tener las características siguientes:•

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• Calidad física:• Temperatura: se determina IN SITU.• Temperaturas menores a 16ºC son aguas frías, de 16 a 22ºC normales, y superiores a 22ºC calientes.• Conductividad: Capacidad del agua de transmitir corriente debido al contenido de iones o sales disueltas. • Aguas con gran contenido de sales, presentan elevada conductividad por tanto son aguas de peor calidad.

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• Calidad física:• pH: se determina IN SITU.• Valores superiores a 7 son alcalinas• Valores inferiores a 7 son ácidas• 7 es neutro• La variación normal varía entre 6.5 – 8.0• El agua de lluvia es ácida (4.5 – 6.0)• El conocimiento es muy importante cuando se trata de uso industrial.

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

•DUREZA: • Determina el contenido de sales de calcio y magnesio en el agua.• 1ºF hidrotimétrico= 100 ppm COзCa• Un agua dura es el agua que incrusta, en frío o en caliente, los recipientes que lo contienen.• Se expresa en ppm o en grados franceses (ºdh)• Agua blanda: 0 – 50 ºdh• Agua dura: 50 – 90 ºdh, y• Agua muy dura: > 90 ºdh

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

•DUREZA: • Atendiendo al total de sólidos disueltos:• Agua dulce: 0 – 1.000 sóli. disueltos en ppm• Agua Salobre: 1.000 – 10.000 ppm.• Agua salada: 10.000 – 100.000 ppm • Salmuera: > 100.00 sólidos disueltos en ppm

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• ANÁLISIS QUIMICO: • Consiste en determinar los cationes y aniones más representativos del agua con sus características físicas y químicas globales más importantes, así como elementos pesados.• El análisis bacteriológico (patógenos) determina la posible contaminación del AS por aguas residuales.• Se expresan en gr/lt, en ppm y en equiv/lt.• Una ppm, es el peso del Ion en un millón de partes de agua, es decir 1 mlgr/lt. (1ppm=1mg/lt.).•1meq/lt x peso equiv. Gramos= mlgr/lt.

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• ANÁLISIS QUIMICO: • Iones Peso Equiv.

Gr.Nombre común

Ca++ 20.04 Ion CalcioMg++ 12.16 Ion MagnesioNa+ 23.00 Ion SodioK+ 39.10 Ion PotasioCl¯ 35.46 Ion CloruroSO4= 48.03 Ion SulfatoCO3= 30.00 Ion CarbonatoCO3H¯ 61.01 Ion Bicarbonato

INVESTIGACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

• Las AS necesitan una serie de actividades, que tributen en un buen estudio, como:• Inventario de recursos hídricos• Geomorfología aplicada y la fotogeología• Prospección geofísica• Sondeos• Exploración en los sondeos• cartografía de las AS

INVESTIGACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

• El inventario permite determinar y recoger datos de base sobre las características hidrogeológicas y los factores del flujo de las AS.•

TUNELES * En ingeniería civil un túnel es una perforación en la corteza terrestre aproximadamente horizontal, donde la longitud es mayor sobre las demás dimensiones. Generalmente es construida por el hombre por tanto es una obra artificial.

* Los túneles se construyen mediante perforación en el terreno, a mano o con máquinas, o bien a cielo abierto, haciendo una zanja a la que se dota de una cubierta de material de obra y se tapa con tierra.

TÚNEL

*Un túnel es una excavación horizontal o casi horizontal, abierta a la superficie del terreno por sus dos extremos.•Cuando la excavación es vertical o casi vertical y abierta solamente por la parte superior, se denomina pozo.• Una galería, es una excavación, semejante a túnel, abierta sólo por un extremo.•Chimenea, es una excavación inclinada realizada desde el túnel principal o galería, en dirección ascendente, cuyo objetivo es explorar.

TÚNEL

• Existen cuatro (04) términos para describir la situación de las distintas partes de la sección de un túnel: suelo o piso, techo, hastiales y la línea de arranque de la bóveda, a partir del cual los hastiales se curvan para formar la bóveda.• El material a través del cual se perfora un túnel se llama terreno y los materiales extraídos: escombros.• Los terrenos pueden ser blandos y duros.

TÚNEL El objetivo de construir un túnel para transporte, es la de hacer factible el paso por debajo de obstáculos que pueden ser cadenas montañosas, macizos, colinas, ríos, mares, calles de una ciudad, edificios u otras estructuras.• Las operaciones fundamentales en la construcción de un túnel son: • Levantamiento• Excavación del terreno• Ademe provisional• Ademe permanente• Control del agua

TÚNEL: ESTUDIOS GEOLOGICOS

Todo estudio geológico debe comprender los siguientes objetivos:•Determinar las características físicas del terreno donde se ubique el eje del túnel: geología, estratigrafía, geoestructuras, agua tanto superficial como subterránea.• Determinar los parámetros del terreno estudiado: dureza, resistencia a la compresión, al corte, cohesión, permeabilidad, RQD (rock quality designation).Determinar las bondades de la roca a atravesar en base a la experiencia, diseñando el método a construir, el entibamiento, máquina a emplearse.

TÚNEL: ESTUDIOS * Aerofotografías * Estudios anteriores* Topografía* Geología de superficie* Sísmica de refracción * Prospección geoeléctrica• Sondeos y excavaciones IN SITU con recuperación de testigo (TD)• Ensayos de laboratorio de mecánica de rocas y suelos

TÚNEL: ESTUDIOS

* Galerías de reconocimiento.* Hidrología* Hidrogeología* Sismología* Gases y temperatura• Impacto ambiental• Economía

TÚNEL: FUNCIONES

* Las funciones, dimensiones, forma y revestimiento son diversas.* En el proyecto y construcción, los factores importantes que se deben analizar en relación a la función abarcan: localización, suelo, dimensiones y geometría, la forma estructural, método de construcción y el equipo permanente.

TÚNEL: FUNCIONES

Los factores relacionados con la función de cada túnel, y con el planeamiento y diseño del proyecto son: La localización El terreno Dimensiones y geometría: túnel terminado La forma estructural Los métodos de construcción El equipamiento

TÚNEL: PRINCIPALES FUNCIONES

TRANSPORTE: De personas y mercancías: pasos a desnivel para peatones y ciclistas, ferrocarriles y subterráneos, carreteras. De Agua: Canales, abastecimientos urbanos, irrigación, hidroenergía, de enfriamiento. Sistemas de alcantarillado Servicios por cable y tuberías

TÚNEL: PRINCIPALES FUNCIONES

ALMACENAMIENTO Y PLANTAS: Estacionamiento para carros Almacenamiento de combustible Estaciones subterráneas de energía Instalaciones militares Eliminación residuos radiactivos

TÚNEL: PRINCIPALES FUNCIONES

PROTECCION DE PERSONAS: Refugios Puesto de control

TÚNEL: PRINCIPALES FUNCIONES

PROTECCION DE PERSONAS: Refugios Puesto de control

EURO TÚNEL

EURO TÚNEL

EURO TÚNEL

EURO TÚNEL

Corte transversal del túnel

EURO TÚNEL

Está formado por tres galerías:Dos túneles de 7,6 m de diámetro reservados para el transporte ferroviario, uno de ida y otro de vuelta (A). Una galería de servicios de 4,8 m, preparada para la circulación de vehículos eléctricos (B). Estas tres galerías están unidas cada 375 metros por otras galerías transversales de auxilio y mantenimiento (C) y (D), que permite que haya una corriente de aire para disminuir la presión, evitando así la propagación del humo en caso de incendio, así como la resistencia aerodinámica al paso de los trenes que circulan a 140 km/h.

TUNELES: CONDICIONES GEOLOGICAS

Considerar tanto en el estudio como en el diseño:* Las condiciones de suelos y rocas, influencia de estructuras geol. y zonas críticas, alteración, etc.• El grado geotérmico a gran profundidad no es real, pero mediante un perfil geotérmico puede controlarse los efectos de aumento de temperatura por otros motivos, reacciones químicas, etc.• Posibles estratos geológicos acuíferos, donde el contenido del ion sulfato en el agua subterránea, el Ph, pueden ser de gran interés en los daños por evitar o prever.

TUNELES * Ubicación de pozos de ventilación, no deben significar cambios bruscos en las secciones, pues constituyen zonas débiles ante la acción de sismos y aún estática.* Métodos de excavación más apropiada y selección de equipo dependen del tipo de roca, su estado y comportamiento durante la perforación o construcción del túnel.

TUNELES• Zona de entibamiento y seguridad, están ligadas a las imperfecciones y alteraciones de las rocas, al cambio de estados de esfuerzos en la abertura, etc.• Tipo y calidad del revestimiento, es función de las rocas, esfuerzos de corte, sísmicos, así como el tipo de material usado en el revestimiento.• Para el material extraído, de ser utilizado, se debe realizar, previamente, un estudio petrográfico y mecánica de rocas.

TUNELES * En el caso de los túneles en roca, dada la variabilidad de los distintos factores que intervienen en la mecánica de rocas, es frecuente abordar su estudio mediante las llamadas clasificaciones geomecánicas, entre las que destaca la clasificación geomecánica RMR. (rock mass rating)

TUNELES

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

GEOLOGIA APLICADA

PRESAS

2M13