licuefacción de suelo - wikipedia, la enciclopedia libre

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LicuefaccindesueloacausadelterremotoocurridoenNiigataen1964.Obsrvesecmolosedificiossehaninclinadoalperdersuapoyoenelsuelo.

Lalicuefaccinpermitiqueestabocadealcantarillaflotarayseelevaraporsobrelasuperficie.

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Lalicuefaccindesuelodescribeelcomportamientodesuelosque,estandosujetosa laaccindeunafuerzaexterna(carga),enciertascircunstanciaspasandeunestadoslidoaunestadolquido,oadquierenlaconsistenciadeunlquidopesado.Esuntipodecorrimiento,provocadoporlainestabilidaddeuntalud.Es uno de los fenmenos ms dramticos y destructivos y,adems, ms polmicos y peor explicados que pueden serinducidosendepsitosporaccionesssmicas.

Es ms probable que la licuefaccin1 ocurra en suelosgranulados sueltos saturados o moderadamente saturados conun drenaje pobre, tales como arenas sedimentadas o arenas ygravasquecontienenvetasdesedimentosimpermeables.2

Durante el proceso en que acta la fuerza exterior, por logeneral una fuerza cclica sin drenaje, tal como una cargassmica, las arenas sueltas tienden a disminuir suvolumen, locualproduceunaumentoenlapresindeaguaenlosporosypor lo tanto disminuye la tensin de corte, originando unareduccindelatensinefectiva.

Los suelos ms susceptibles a la licuefaccin son aquellosformados por depsitos jvenes (producidos durante elHoloceno, depositados durante los ltimos 10,000 aos) dearenas y sedimentos de tamaos de partculas similares, encapasdepor lomenosmsdeunmetrodeespesor,y conunalto contenido de agua (saturadas). Tales depsitos por logeneralsepresentanenloslechosderos,playas,dunas,yreasdondesehanacumuladoarenasysedimentosarrastradosporelviento y/o cursos de agua. Algunos ejemplos de licuefaccinsonarenamovediza,arcillasmovedizas,corrientesdeturbidez,ylicuefaccininducidaporterremotos.

Segncualsealafraccindevacoinicial,elmaterialdelsuelopuederesponderantelacargabienenunmododeablandamientoinducidopordeformacinoalternativamentesufrirendurecimiento inducidopordeformacin. En el caso de suelos del tipo ablandamiento inducido por deformacin, tales como arenassueltas,losmismospuedenalcanzarunpuntodecolapso,tantoenformamontonaocclica,silatensindecorteestticaesmayorquetensindecorteestacionariadelsuelo.Enestecasoocurrelicuefaccindeflujo,enlacualelterrenosedeformaconunatensindecorteconstantedevalorreducido.Sielterrenoesdeltipoendurecimientoinducidopordeformacin,oseaarenasdedensidadmoderadasaaltas,engeneralnoocurrirunalicuefaccinporflujo.Sinembargo,puedepresentarseunablandamientocclicoacausadecargascclicassindrenaje, talescomocargasssmicas.Ladeformacindurantecargascclicasdependerde la densidad del terreno, lamagnitud y duracin de la carga cclica, y lamagnitud de inversin de la

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tensindecorte.Siesqueocurreunainversindelatensin,latensindecorteefectivapuedesernula,encuyocasopuedeoccurrirelfenmenodelicuefaccincclica.Sinoocurreinversindelastensiones,noesposiblequelatensinefectivaseanula,encuyocasopuedeoccurrirelfenmenodemovilidadcclica.3

La resistenciadeunsuelo sincohesin frentea la licuefaccindependerde ladensidaddel terreno, lastensiones de confinamiento, la estructura del terreno (textura, antigedad y cementacin), lamagnitud yduracindelacargacclica,ydesiocurreinversindelatensindecorte.4

La licuefaccin de los suelos es un proceso observado en situaciones en que la presin de poros es tanelevadaqueelagregadodepartculaspierdetodalaresistenciaalcorteyelterrenosucapacidadsoportante.Seproducenensuelosgranulares:

ArenaslimosassaturadasArenasmuyfinasredondeadas(loess)ArenaslimpiasRellenosmineros

Debidoalagrancantidaddeaguaintersticialquepresentan,laspresionesintersticialessontanelevadasqueunsesmo,ounacargadinmica,olaelevacindelnivelfretico,puedenaumentarlas, llegandoaanularlas tensiones efectivas. Esto motiva que las tensiones tangenciales se anulen, comportndose el terrenocomounpseudolquido.

Sibien losefectosde la licuefaccinhansidocomprendidosdesdehacemucho tiempo, los ingenierosysismlogoshantenidounrecordatoriosobresurelevanciaapartirdelosterremotosde1964ocurridosenNiigata,JapnyAlaska.ElfenmenotambinjugunpapelmuyimportanteenladestruccindelDistritodelaMarinaenSanFranciscoduranteelterremotodeLomaPrietaocurridoen1989.

ndice

1Anlisis1.1Condicindeunsueloparaquesealicuable1.2Clculo

2Estudio3Licuefaccininducidaporterremoto4Arenasmovedizas5Arcillasrpidas6Corrientesdeturbidez7Efectos8Vasetambin9Referencias10Enlacesexternos

Anlisis

Condicindeunsueloparaquesealicuable

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UnmapadesusceptibilidadalalicuefaccinextractodeunmapadelServicioGeolgicodelosEstadosUnidosdelazonadelabahadeSanFrancisco.Numerosaszonasenestareaposeenunaurbanizacindealtadensidad.

SeedandIdriss(1982)consideranqueunsuelopuedelicuarsi:

Elporcentajeenpesodepartculas

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Lalicuefaccininducidaporterremotoesunodelosprincipalescontribuyentesalriesgossmicourbano.Lassacudidashacenqueaumentelapresindeaguaenlosporosloquereducelatensinefectiva,yporlotanto disminuye la resistencia al corte de la arena. Si existe una corteza de suelo seco o una cubiertaimpermeable,elexcesodeaguapuedeavecessurgirenlasuperficieatravsdegrietasenlacapasuperior,arrastrando en el proceso arena licuificada, lo que produce borbotones de arena, comnmente llamados"volcanesdearena".

El estudio de caractersticas de licuefaccin resabios de terremotos ocurridos en pocas prehistricas,llamado paleolicuefaccin o paleosismologa, puede brindar gran cantidad de informacin sobre losterremotos que ocurrieron antes de que existieran registros histricos o se pudieran realizar medicionesprecisas.5

Arenasmovedizas

Lasarenasmovedizasseproducencuandounazonadearenassueltasqueestsaturadaconaguaesagitada.Cuandoelaguaqueseencuentraatrapadaenelbloquedearenanopuedeescapar,selicaelsueloypierdela capacidad de soportar pesos. La arena movediza se puede formar por un flujo en ascenso de aguassubterrneas(comoelqueprovienedeunmanantialnatural),oacausadeterremotos.Enelcasodeunflujode agua subterrneo, la fuerza producida por el flujo de agua se contrapone a la fuerza de gravedad,produciendolaflotacindelosgranosdelaarena.Enelcasodeterremotos,lafuerzadelasacudidapuedeaumentarlapresindeaguassubterrneasprximasalasuperficie,yenelprocesolicuarlosdepsitosdearenaysedimentosde la superficie.Enamboscasos, la superficiequese licapierde resistencia, loquedesestabilizaalosedificiosuotrasestructurasqueseencuentranenlasuperficieproduciendoseinclinenoderrumben.Lossedimentossaturadospuedenparecersumamenteslidoshastaelinstanteenqueuncambioenlapresindelsueloounasacudidadisparanelprocesodelicuefaccin.dichoprocesohacequelaarenaformeunasuspensinen lacualcadagranopasaaestar rodeadoporunadelgadapelculadeagua.Estaconfiguracinleotorgaalasarenasmovedizas,yotrossedimentoslicuadosunatexturaesponjosasimilaralaconsistenciadeunfluido.Losobjetosqueseencuentranenvueltosenarenasmovedizassehundirnhastaelnivelenelcualelpesodelobjetose igualeconelpesodesplazadode lamezcladearenayaguayelobjeto"flote"deacuerdoalprincipiodeArqumedes.

Arcillasrpidas

Las llamadas arcillas rpidas o arcillasmarinas, tambin conocidas enCanad comoarcillas de Leda oquickclays,esuntipoparticulardearcillasumamentesensible,quealserperturbadaposeelatendenciaacambiar su estado desde uno relativamente rgido a un estado lquido. En reposo, las arcillas rpidasparecenungelhidrosaturado.Sinembargo,sisetomaunbloquedearcillayselegolpea,instantneamentetoma la constitucin de un fluido, mediante un proceso conocido como licuefaccin espontnea. Lasarcillas rpidas se comportan as porque, aunque son slidas, tienen un altsimo contenido de agua, quepuede ser dehasta un80%.La arcilla retieneuna estructura slida a pesar de su alto contenido acuoso,porque la tensin superficial del agua mantiene "escamas" de arcilla unidas en una delicada estructura.Cuandolaestructurasequiebraporungolpe,laarcillacambiasuestadoysetransformaenunfluido.

Lasarcillasrpidasseencuentranporlogeneralenregionesubicadasenelnortedelhemisferionorteenpases tales como Rusia,Canad,Alaska en Estados Unidos, Noruega, Suecia, y Finlandia, todas estaszonasfueroncubiertasporglaciaresduranteelPleistoceno.

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Las arcillas rpidas han sido la causa subyacente de muchos corrimientos de tierra mortales. Slo enCanad, se le ha asociado con ms de 250 movimientos de tierra identificados. Algunos de ellos sonantiguos, y pudieron haber sido confundidos con sismos. [2](http://geoscape.nrcan.gc.ca/ottawa/landslides_e.php)

Corrientesdeturbidez

Los corrimientos de tierra submarinos son corrientes de turbidez y consisten del desplazamiento desedimentossaturadosporelaguaquefluyenhacialasprofundidadesmarinas.UnejemplodeestefenmenotuvolugarduranteelTerremotodeGrandBanksde1929queocurrienlaplataformacontinentalcercadelacostadeTerranova.Alospocosminutosdeocurrido,varioscablessubmarinosempezaronaromperseensecuencia, en puntos cada vezms alejados a lo largo del tald, y alejndose del epicentro. En total separtierondocecablesenuntotalde28lugares.Lostiemposexactosysitiosenqueseprodujocadaroturafueron determinados con precisin. Los investigadores sugirieron que un deslizamiento submarino ocorrientedeturbidezdesedimentossaturadosporelaguaquesedesplazaunavelocidadde100km/hysepropaghaciaabajoporlaplataformacontinentalalolargodeunrecorridode600km,partiendoloscablesasupaso.6

Efectos

La licuefaccinpuedecausardaoaestructurasenvariasmaneras.7Losedificioscuyoscimientosestndirectamente en la arena que se lica experimentan una prdida de apoyo repentina, que resulta en elasentamiento drstico (asentamiento absoluto) e irregular (asentamiento diferencial) del edificio. Lalicuefaccincausaasentamientosirregularesenelrealicuada,yestopuededaarlosedificiosyromperloscablesdeserviciopblicosubterrneosdondelosasentamientosdiferencialessongrandes.Lastuberasdedistribucindeaguaygasyotrosductospuedenflotarydesplazarsehacialasuperficie.Fornculosdearenapuedenentrarenerupcinenlosedificiosatravsdebocasdeconexindeservicios,conloqueelaguapuedeingresarydaarlaestructuraosussistemaselctricos.Lalicuefaccindelsuelotambinpuedecausar colapsos de plataformas. Las reas de recuperacin ambiental de suelo (rellenos sanitarios) sonpropensasalalicuefaccinporquemuchassonrecuperadasconrellenohidrulico,yamenudoseasientansobresuelosblandosquepuedenamplificarlasacudidadelosterremotos.Lalicuefaccindelsuelofueunfactor importante en la destruccin delDistritoMarina de San Francisco durante el terremoto de LomaPrietaen1989.

La mitigacin del dao potencial debido a la licuefaccin forma parte del campo de la ingenierageotcnica.

VasetambinLmitesdeAtterbergTixotropaVolcndelodoTerremotoTsunami

Referencias

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1. Jefferies, M. and Been, K. (Taylor & Francis, 2006) Soil Liquefaction [1](http://www.tandfbuiltenvironment.com/books/SoilLiquefactionisbn9780419161707)

2. Youd,T.L.,andIdriss,I.M.(2001)."LiquefactionResistanceofSoils:Summaryreportfromthe1996NCEERand1998NCEER/NSFWorkshopsonEvaluationofLiquefactionResistanceofSoils",JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,ASCE,127(4),297313

3. Robertson, P.K., and Fear, C.E. (1995). "Liquefaction of sands and its evaluation.", Proceedings of the 1stInternationalConferenceonEarthquakeGeotechnicalEngineering,Tokyo

4. Robertson,P.K., andWride,C.E. (1998). "EvaluatingCyclicLiquefactionPotentialusing theconepenetrationtest."CanadianGeotechnicalJournal,Ottawa,35(5),442459.

5. http://earthquake.usgs.gov/research/hazmaps/whats_new/workshops/CEUSWORKSHP/Tuesday/NETuttle.2.pdf6. BruceC.Heezen andMauriceEwing, TurbidityCurrents andSubmarineSlumps, and the 1929GrandBanks

Earthquake,AmericanJournalofScience,Vol.250,December1952,pp.849873.

Enlacesexternos

Licuefaccindelsuelo.(http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/main.html)Licuefaccin en Harbor Island(http://www.pnsn.org/SEIS/EQ_Special/WEBDIR_01022818543p/quakestory.html), una de laspocas situaciones enqueun sismlogohapodidopresenciar enpersonaun eventode licuefaccininducidoporunterremoto

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