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XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica, A.C.
Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo
Caracterización Mecánica de las Riolítas y Andesítas de la Zona de Morelia,
Michoacán
MECHANICAL CHARACTERIZATION OF THE RHIOLYTES AND ANDESITES FROM THE
REGION OF MORELIA, MICHOACAN
Eleazar ARREYGUE1, Carlos CHÁVEZ2, Arturo TOSKY3 y Jorge ALARCÓN4
de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo: elearreygue@gmail.com
de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo: carloschvzn@gmail.com
3Alumno Posgrado, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo: arthmany_007@hotmail.com
4Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo: jorge.alarcon@upc.edu
1Facultad
2Facultad
RESUMEN: La Ciudad de Morelia se edificó sobre tres unidades geológicas: Andesitas (Sierra de Mil Cumbres), Riolítas
(Caldera de Atécuaro) y depósitos aluviales del Cuaternario (planicie de la ciudad). El presente trabajo muestra la
caracterización de macizos rocosos (Andesítas y Riolítas), enfocándose principalmente a taludes naturales o cortes en
taludes. Los sitios analizados son: Tres Marías (Andesítas) y la Loma de Santa María (con desnivel de más de 200 m,
Riolítas). El trabajo se hizo en dos etapas: la primera fue en campo (selección de los sitios para muestreo y observación
de las principales discontinuidades), y la segunda etapa se hizo en laboratorio (pruebas de densidad, durabilidad,
intemperismo acelerado, carga puntual y corte directo en discontinuidades). De acuerdo a la clasificación de rocas que
propone la ISRM, los resultados de la roca Andesítica de Tres Marías se considera como una roca de regular a buena,
en cambio las Riolítas de la Loma de Santa María (se trabajaron en tres niveles), la parte alta es una roca de buena
calidad, la zona media es regular y la parte baja es de mala calidad. Estos resultados servirán para conocer el estado
actual de los macizos rocosos y proponer mecanismos de estabilización en los taludes que lo requieran.
ABSTRACT: The city of Morelia is built on three geological units: Andesites (Sierra de Mil Cumbres), Rhyolites (Atecuaro
boiler) and Quaternary alluvial deposits (Plain City). This paper shows the results of a rock mass characterization
(andesites and rhyolites), focusing mainly natural slopes or cuts on slopes. The sites analyzed are: Tres Marias
(Andesites) and Loma de Santa Maria (with a drop of more than 200 m, Rhyolites). The work was done in two stages: the
first was in the field (selection for sampling and, monitoring major discontinuities), and the second stage was done in
laboratory (tests performed were: density, durability, accelerated weathering, point load and direct shear stress on
discontinuities). According to the classification proposed by the ISRM, the results from Tres Marias Andesitic rock is
considered fair to good, however the Rhyolites of the Loma de Santa Maria (it was worked on three levels), the top is a
rock of very good quality, the middle is regular and the bottom is of poor quality. These results will serve know the actual
stated of the rock mass and it will help to propose mechanisms of stabilization that is need.
1 INTRODUCCIÓN
La inestabilidad de taludes está asociada a periodos
excepcionales de precipitación, así como a la
sismicidad. La acción constante de la gravedad y el
debilitamiento progresivo de los materiales,
principalmente debido a los procesos de
meteorización física y química, hacen que los
movimientos de materiales en zonas con morfologías
contrastantes, sean inevitables. La mayoría de los
deslizamientos de laderas se pueden
predecir, siendo muy pocos los que se producen en
zonas donde no es posible(Canuti y Casagli, 1994).
Por lo general los lugares donde se localizan este
tipo de movimientos son áreas de montaña, regiones
subglaciares, áreas con neotectónismo e intensa
fracturación, áreas de modificación antrópica como
zonas mineras y cortes de taludes para obras civiles,
incendios en zonas arboladas o bien en zonas de
intensa alteración meteórica o hidrotermal. Los
daños y los costos globales que se encuentran
relacionados a los deslizamientos de laderas, tienen
una recurrencia y amplia difusión a largo tiempo, y
son mayores de aquellos provocados por los flujos
de escombros y terremotos (Tanzini, 2001).
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2
Caracterización mecánica de las Riolítas y Andesítas de la zona de Morelia, Michoacán
Desafortunadamente existe poca información de
los eventos históricos en el mundo, trayendo como
consecuencia el reducido conocimiento que existe
sobre este tipo de desastres. Sólo algunos países
tienen registros sobre eventos catastróficos que han
dañado sus territorios.
Magaña (2004) y Landa et al. (2008), señalan que
en los últimos 50 años han ocurrido al menos doce
acontecimientos de El Niño, siendo los más intensos
los siguientes: 1982-1983, 1986-1987, 1991-1992 y
1997-1998, pero también han ocurrido varios
eventos de La Niña en los periodos de 1988-1989,
1995-1996 y 1998-1999.
Estos eventos han dejado desastres ocasionados
por las fuertes lluvias, provocando grandes
catástrofes
(deslizamientos
de
taludes
e
inundaciones). También coinciden en mencionar que
la temperatura del planeta está aumentando y que
ello traerá como consecuencia un aumento gradual
en la cantidad de lluvias. Se dice que este período es
uno de los más devastadores como consecuencia
del fenómeno conocido como “El Niño”.
En el presente trabajo se analiza la situación de
dos taludes: uno al Este de la ciudad, el cual es un
corte de 10 m de promedio que se hizo para la
construcción de un acceso a Ciudad Tres Marías, el
cual está formado por una roca Andesítica; el otro.
La Loma de Santamaría se localiza al sur de la
ciudad, formado por una roca Riolítica y con una
altura máxima de 200 m. La importancia de este
último talud estriba en que ya está siendo urbanizado
y se empiezan a manifestar movimientos de tierra
(pequeños agrietamientos en la parte alta).
La finalidad del estudio es conocer las condiciones
en que se encuentran actualmente los dos taludes
(haciendo pruebas a las rocas) y de esta forma
poder proponer obras de mitigación para evitar
cualquier tipo de peligro.
se encuentra separado de la ciudad de Morelia por
algunas lomas.
1.2 Loma de Santa María
Se ubica al sur de la ciudad y tiene un desnivel
máximo de 200 metros, caracterizado por alojar la
falla de La Paloma con dirección E-O.
Del lado Oeste del talud ya se encuentran
construidas vialidades y casas habitación (zona
residencial), algunas de estas obras se ubican en
algún antiguo deslizamiento. Del lado Este de la
zona, solamente se encuentran construcciones y
vialidades en la base del talud (Figura 2).
Figura 1. Localización del acceso de Tres Marías, los
círculos son el área del presente trabajo (Google Earth,
2012)
1 LOCALIZACIÓN
La Ciudad de Morelia es la capital del Estado de
Michoacán, su municipio se encuentra localizado al
NO del Estado y tiene una extensión de 1,308 km 2.
La ciudad está ubicada en los 19º42’ Latitud Norte y
los 101º11’ de Longitud Oeste, con una altura de
1941 m.s.n.m. y de acuerdo al último censo la ciudad
tiene 729,279 habitantes (INEGI, 2010).
Figura 2. Localización de la Loma de Santa María, el
recuadro es el área de estudio (Google Earth, 2012)
1.1 Tres Marías
El territorio de Tres Marías es un gran desarrollo
inmobiliario de tipo residencial (con campo de golf),
se localiza al Este de la Ciudad de Morelia,
Michoacán y está situado en un área de valles y
lomas. Para poder llegar a este desarrollo se
tuvieron que hacer cortes en el cerro Punhuato para
alojar la vialidad principal (Figura 1). Este desarrollo
2 METODOLOGÍA
La metodología que se empleó en la realización de
este estudio, estuvo basado en dos etapas: la
primera etapa consistió en un trabajo de campo y la
segunda etapa en la realización de las pruebas de
laboratorio, así como el análisis de los resultados.
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ARREYGUE E. et al.
2.1 Trabajo de campo
En este trabajo se eligieron dos sitios que
frecuentemente se están presentando problemas de
inestabilidad de sus laderas. El primer lugar es Tres
Marías que se ubica al Este de la Ciudad de Morelia.
Ahí se encuentra el volcán Punhuato, su estructura
está formada por rocas Andesíticas. El segundo sitio
fue la Loma de Santa María que se ubica al sur de la
ciudad y está formada por una roca Riolítica (flujos
piroclásticos).
Se decidió elegir los sitios más representativos de
cada lugar, por lo que en Tres Marías se eligieron
dos taludes que se hicieron para la construcción de
la vialidad principal. Los taludes tienen alturas
promedio de 10 m; en cambio en la loma de Santa
María se eligieron tres sitios, distribuidos en toda la
ladera (parte alta, media y baja, considerando que la
altura máxima son 200 m). La longitud estudiada fue
de 2,300 m por 350 de ancho, aproximadamente.
De cada lugar se tomaron varias muestras de
roca y se llevaron al laboratorio para su análisis. Así
mismo se tomaron muestras de roca en
discontinuidades, con la finalidad de observar su
comportamiento en laboratorio.
2.2 Laboratorio
Las muestras recolectadas en campo fueron
llevadas al laboratorio para su análisis, con el
propósito de conocer sus propiedades índice y las
propiedades mecánicas de las rocas.
Las propiedades índice que se aplicaron a las
muestras fueron: densidad y absorción utilizando la
norma ASTM C127-04, durabilidad ASTM D4644-04,
Intemperismo acelerado con la norma ASTM C8899a. Para las pruebas mecánicas fueron: carga
puntual y corte directo con la norma ASTM D573105.
La preparación de los materiales y ejecución de
cada prueba se baso en lo establecido por la norma
correspondiente.
3 RESULTADOS
3.1 Geología de la zona
El lugar en estudio se localiza en una zona donde se
han
mezclado
rocas
volcánicas
y rocas
sedimentarias de dos provincias geológicas
importantes, La Sierra de Mil Cumbres con
secuencias volcánicas tipo Sierra Madre Occidental,
vulcanismo y tectonismo del Cinturón Volcánico
Trasmexicano (CVTM) (Ferrari et al., 1994). Esta
zona se caracteriza por la presencia de actividad
sísmica y volcánica relacionada con numerosas
estructuras activas con desarrollo e importancia
3
regional, falla Acambay - Morelia (Pasquare
et al., 1991; Suter et al., 1991; Suter et al., 1995;
Johnson, 1986). La ciudad presenta diferentes
estructuras con fenómeno de subsidencia-falla
geológica (ligado a sobreexplotación de acuíferos)
con promedio de desplazamientos verticales,
medidos en 1996, del orden de 4 a 6 cm/año
(Garduño et al., 1998, 1999) y la presencia de fallas
potencialmente sísmicas (La Colina, La Paloma y
Tarímbaro).
Las estructuras que se reflejan en la morfología
tienen una dirección E-O y NE-SO, sin embargo
existen también lineamientos con direcciones NNOSSE entre los que destaca la Falla geológica del Río
Chiquito.
Estratigráficamente se reconocen dos unidades; la
primera y más antigua, es una roca volcánica de
composición andesítica llamada “Mil Cumbres”.
Estos materiales se encuentran aflorando en
diferentes partes de la ciudad, principalmente al Este
de la ciudad y tienen una edad comprendida entre
los 24 y los 15 Ma. (Silva-Mora, 1979, 1995;
Pasquarè et al., 1991), con un espesor mínimo de
800m.
La segunda unidad es una secuencia piroclástica
con un espesor máximo de 200 m, llamada “Cantera
de Morelia” su origen corresponde a una actividad
explosiva que dio lugar a la Caldera de Atécuaro, de
edad inferior a los 15 Ma (Garduño et al., 1999). Esta
secuencia aflora en toda la ciudad. La loma de Santa
María está formada de estos materiales.
La secuencia piroclástica se divide en varios
intervalos. De la base a la cima se pueden observar:
a). brechas soldadas y brechas de arrastre,
representando el contacto con el substrato
Andesítico, su espesor es de aproximadamente 1-5
m; b). flujos pirocláticos de color blanco poco
cementado con espesor que va de 50-70 m.
Cubriendo a los flujos anteriores se observa un nivel
de conglomerados y brechas con espesor de 20-40
m., arriba se encuentra un nivel continuo consolidado
y fracturado de una Ignimbrita soldada con un
espesor de 15-30m (Arreygue et al., 2002). Todos
estos paquetes tienen composición riolítica y son
calcialcalinos (Pasquare et al., 1991). En la parte
superior se tiene un depósito de caída aérea con
espesor variable de 1 a 5 m. Por su posición
estratigráfica se ha considerado del Cuaternario
(inferior a 500,000 años).
Al sur de la Ciudad de Morelia se tienen depósitos
lacustres que sobreyacen a las andesitas de Mil
Cumbres y a la cantera de Morelia. En la ciudad
tienen un espesor máximo de 50m y una edad del
Mioceno y Plioceno (Israde y Garduño, 1999).
3.2 Caracterización mecánica de las rocas
En Tres Marías se seleccionaron dos taludes con
altura máxima de 10 metros, estos sitios son los que
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4
Caracterización mecánica de las Riolítas y Andesítas de la zona de Morelia, Michoacán
constantemente
tienen
desprendimientos
de
bloques, en ocasiones se tienen que cerrar la
vialidad por el volumen que cae.
En la Loma de Santa María, por su altura y
composición estratigráfica (flujos piroclásticos), se
optó por examinar los materiales de tres niveles
parte alta, media y baja del talud. Como se dijo
anteriormente, los materiales son muy diferentes por
lo que la resistencia tiende a variar de un sitio a otro.
Las pruebas que se les aplicaron en laboratorio a
las rocas Andesíticas y Riolíticas se mencionan a
continuación (Tosky, 2012):
3.2.1 Densidad y absorción
Los especímenes que se provaron fueron de las dos
zonas en estudio, considerando que para el
desarrollo de Tres Maías se seleccionaron 5
muestras por cada sitio. Para la Loma de Santa
María se probaron siete muestras por nivel, los
resultados se muestran en la Tabla 1, considrando
que estos valores son el promedio de las muestras
analizadas.
Tabla
2. Valores de la prueba de durabilidad, Tres Marías
_____________________________________________________
1er Ciclo
2do Ciclo
Clasificación
%
%
ID
_____________________________________________________
Sitio
1
99.71
99.30
Muy alta
2
98.45
97.65
Alta
_____________________________________________________
(ID) Clasificación del Índice de degradación
Para la Loma de Santa María se tomaron siete
muestras por nivel, los resultados promedio se
presentan en la Tabla 3. De acuerdo a los resultados
se puede deducir que las muestra del nivel superior
son los materiales mucho más resistentes, es decir
sufrieron poco desgaste. En cambio las muestras de
la parte baja son los materiales más debiles.
Tabla 3. Valores del ensayo de la prueba de durabilidad
en la Loma de Santa María
_____________________________________________________
1er Ciclo
2do Ciclo
Clasificación
%
%
ID
_____________________________________________________
Zona
Alta
96.64
95.74
Alta
Media
93.50
88.22
Media
Baja
65.75
51.75
Baja
_____________________________________________________
(ID) Clasificación del Índice de degradación
Tabla 1. Resultados de las pruebas de densidad y
absorción
en Tres Marías y en la Loma de Santa María
_____________________________________________________
Tres Marías
Santa María
er Sitio 2do Sitio
1
Alta
Media
Baja
_____________________________________________________
Densidad (g/ml) 2.21
1.94
2.06
1.75
1.52
Absorción
%
7.15
9.85
7.06
15.10
21.04
_____________________________________________________
De acuerdo a los resultados se comenta que el
material Andesítico tiene mayor densidad y menor
absorción que los materiales Riolíticos de la Loma
de Santa María. Además se puede hacer referencia
que el material analizado de la parte baja de la loma
de Santa María, corresponde a una ceniza volcánica
con alto contenido de sílice, por tal motivo se tienen
valores muy bajos de densidad, y alta absorción.
3.2.2 Durabilidad
Para realizar está prueba de acuerdo a lo que marca
la norma, se debe fragmentar la roca haciendo
pedasos pequeños, en seguida a cada pequeña
piedra se le deben quitar todas sus aristas, el peso
final debe estar cerca de 500 g. Además se debe
utilizar agua destilada al momento de aplicar la
prueba, la cual consiste en hacer dos ciclos con
cada grupo de muestras y el resultado se debe
presentar en porcentaje, correpondiendo el 100 % a
la mayor durabilidad.
Para hacer la prueba a los especímenes de Tres
Marías, se tomaron cinco muestras (grupo de
piedras sin aristas y que no excedan 500 g) de cada
lugar, recordando que solamente son dos sitios. En
la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos,
estos están promediados.
Los resultados demuestran que la roca Andesítica
es más durable, en cambio la roca Riolítica
demuestra un grado de degradación más alto. En
cambio la misma roca en la parte alta de la Loma de
Santa María es la que tiene una durabilidad alta y
muy similar a la Andesíta del segundo sitio.
3.2.3 Intemperismo Acelerado
Para conocer más sobre las caracteríticas internas
de los materiales estudiados se eligio hacer esta
prueba, se tiene el desconocimiento de como sería
el procedimiento de la desintegración en el tiempo de
estos materiales, por lo que esta prueba nos permite
tener una idea de cual sería su comportamiento ante
la meteorización de estas rocas.
Para el caso de Tres Marías se tomaron muestras
de los dos lugares que se han venido analizando, por
lo que se hicieron cinco pruebas por sitio, tomando
muestras representativas y que su peso estuviera
comprendido entre el rango de 800 g a 950 g.
Además respetando los requisitos que marca la
norma ASTM C88-99a. Los resultado obtenidos se
muestra en la Tabla 4. En los tres primeros ciclos de
las muestras del sitio 1, se observan valores
negativos, esto se debe a que los cristales del sulfato
penetran en las fisuras de las rocas y permanecen
ahí hasta provocar su rompimiento, además provoca
que sus valores (en peso) sean mayores que el peso
inicial, por tal motivo dan negativo.
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ARREYGUE E. et al.
Tabla 4. Valores de la prueba de Intemperismo acelerado
en
Tres Marías
_____________________________________________________
1er Ciclo
2do Ciclo
3er Ciclo
4° Ciclo
5° Ciclo
%
%
%
%
%
_____________________________________________________
ero
1
-2.23
-2.37
-1.60
10.80
12.05
do
2
4.46
14.46
24.03
34.64
45.70
_____________________________________________________
De acuerdo a estos valores podemos decir que la
roca Andesítica analizada y que se encuentra en el
primer sitio tiene una buena resistencia a la
desintegración o intemperización natural. En cambio
en el segundo sitio la roca es más debil y por ende
se pueden ver en los resultados que el porcentaje es
mayor, lo que contribuye a una mayor desintegración
del material.
Para el caso de Santa María, solamente se
trabajaron con las rocas de la parte alta, las
muestras de los dos sitios faltantes no cumplian con
los requerimientos necesarios para la prueba, es
decir se fragmentavan con mucha facilidad.
Las muestras que se emplearon corresponden a
seis diferentes puestos a lo largo de la loma,
cuidando que la roca tuviera la misma calidad. Los
promedios de los resultados se muestran en la Tabla
5.
Tabla 5. Valores de la prueba de Intemperismo acelerado
en
la Loma de Santa María
_____________________________________________________
ZONA ALTA DE LA LOMA
1er Ciclo
2do Ciclo
3er Ciclo
4° Ciclo
5° Ciclo
%
%
%
%
%
_____________________________________________________
-1.29
-0.23
16.17
34.88
43.45
_____________________________________________________
En los resultados de las pruebas se presentan
algunos valores negativos, esto se debe a que la
roca está fracturada y en esas pequeñas ranuras
penetran residuos del sulfato cristalizado que no se
pueden desprender o eliminar y por consiguiente
esto aumenta el peso de las muestras al momento
de pesarlos.
Este material Riolítico no es muy duro a la
intemperización o alteración natural, además influyó
que algunas muestras se encontraban más sanas
que otras y esto se reflejó en los resultados por eso
la variación en los valores.
3.2.4 Carga Puntual
La prueba se llevó a cabo de acuerdo a lo que marca
la norma ASTM D5731-05. Para este estudio se
tomaron los fragmentos de rocas que quedaron de la
prueba de corte directo. Era importante conocer su
resistencia a la compresión del material que sería
sometido al corte, por tal motivo se emplearon los
fragmentos. Esta prueba se hizo tomando muestras
irregulares, basada en las características de la
norma.
5
Para el caso de Tres Marías se tomaron tres
bloques con discontinuidades por cada sitio, en total
fueron seis discontinuidades. Se tallaron los cubos
correspondientes por cada sitio (para hacer la
prueba de corte directo en roca), con los fragmentos
que quedaron se rompieron en pequeñas pedasos
creando fragmentos irregulares, con estas piedras se
hizo la prueba de carga puntual (tomando la
información de acuerdo a como lo establece la
norma para fragmentos irregulares, donde dice que
se deben probar 20 especímenes), dando los
resultados promedio para cada sitio, como se
muestran en la Tabla 6.
Tabla 6. Valores obtenidos de la prueba Carga Puntual,
siendo la resistencia a compresión simple de Tres María
_____________________________________________________
Clasificación
Geological
Society of London
_____________________________________________________
δc
MPa
δc
Kgf/cm2
ISRM
Sitio 1
67.37
687.19
Dura
Dura
Sitio
2
61.93
631.66
Dura
Dura
_____________________________________________________
En la Loma de Santa María se tomaron bloques
con su respectiva discontinuidad en los tres niveles,
siendo tres muestras por nivel. Se hizo el tallado de
los cubos (para la prueba de corte directo) con el
material que sobró, se utilizó para hacer la prueba
carga puntual (siendo veinte fragmentos por lugar),
las muestras fueron irregulares y de tamaños
apropiados, cuidando que su espesor estuviera entre
5 y 10 cm, como lo marca la norma. Los promedios
de los resultados obtenidos de la prueba se
muestran en la Tabla 7.
Tabla 7. Resistencia a compresión simple a través de la
Carga Puntual de las rocas obtenida en la Loma de Santa
María
_____________________________________________________
Clasificación
ISRM
Geological
Society of London
_____________________________________________________
δc
MPa
δc
kgf/cm2
Zona Alta
25.17
256.73
Mod. Dura
Mod. Dura
Media
22.32
227.70
Blanda
Mod. Dura
Zona
Baja 11.97
122.12
Blanda
Mod. Blanda
_____________________________________________________
Los resultados obtenidos muestran la resistencia a
la compresión de los diferentes materiales,
recordando que solamente son dos tipos de rocas:
Andesítas y Riolítas. En el caso de la roca de Tres
Marías, la resistencia es muy similar, cosa contraria
en la Loma de Santa María, viendo que la roca de la
parte baja del talud, es la que tiene una resistencia
muy baja en comparación a la parte alta. No
obstante, este valor no se puede comparar con el
que se obtuvo de la roca Andesítica, donde existe
una diferencia aproximada de 40 MPa.
3.2.5 Corte Directo en rocas
La prueba se hizo bajo la norma ASTM D5731-05 en
un equipo que se fabricó en el Laboratorio de
Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
6
Caracterización mecánica de las Riolítas y Andesítas de la zona de Morelia, Michoacán
UMSNH. Para este ensayo se tomaron rocas que
estuvieran cortadas por una discontinuidad, como se
dijo anteriormente, además que su rugosidad no
estuviera dañada.
Para este análisis primeramente se hicieron cubos
de rocas de 10 x 10 x 5 (alto), respetando sus
discontinuidades y haciéndolas coincidir con la zona
sujeta a corte, posteriormente se colaron (con una
mezcla cemento y arena) en las dos cajas de acero
del equipo y se dejaron secar por 48 hrs. Enseguida
se realizó la prueba, donde se aplicaron cuatro
cargas verticales diferentes de: 4, 8, 12 y 16 MPa.
Para el desarrollo de Tres Marías se tomaron tres
muestras (con sus discontinuidades), de las cuales
solamente la discontinuidad 1 corresponde al primer
sitio (fue complicado poder obtener otros
especímenes), las otras dos son del sitio segundo.
Los ciclos de carga fueron cuatro (4, 8, 12 y
16 MPa). Para calcular la rugosidad de la
discontinuidad se utilizó el peine de Barton, así
mismo se hicieron varios perfiles y luego se empleó
Autocad para hacerlos en 3D. Los resultados
promediados se muestran en la Tabla 8.
Tabla 8. Resultados de la prueba de Corte Directo en
rocas
de las muestras de Tres Marías.
_____________________________________________________
Ángulo
Cohesión
JRC
_____________________________________________________
Discontinuidad 1
31.00º
3.77
5
Discontinuidad 2
23.23º
6.83
14
Discontinuidad
3
14.36º
5.19
13
_____________________________________________________
Para la Loma de Santa María se probaron tres
especímenes, estos bloques se localizaron en la
parte alta de la loma, por lo que su resistencia y
densidad, indican que son de buena calidad. Los
ciclos de cargas que se aplicaron fueron de 4, 8, 12 y
16 MPa. Los resultados promediados de las pruebas
y de los círculos de Mohr-Coulomb se muestran en
la Tabla 9.
Además se calculó el JRC (rugosidad en la
discontinuidad) en dos modalidades, la primera con
el peine de Barton y la segunda a través de una
interpolación digital, con la información obtenida se
realizaron varios perfiles. El objetivo fue poder
conocer las discontinuidades más desfavorables. Al
final se promediaron dando como resultado, los
valores que se muestran en la Tabla 9.
Tabla 9. Resultados de la prueba de Corte Directo en
rocas
de la Loma de Santa María.
_____________________________________________________
Ángulo
Cohesión
JRC
_____________________________________________________
Discontinuidad 1
21.12º
4.82
16
Discontinuidad 2
27.25º
10.73
16
Discontinuidad
3
27.15º
10.30
9
_____________________________________________________
Hay que recordar que la información que se
obtuvo después de haber realizado las pruebas, se
hicieron en rocas que estuvieran separadas por una
discontinuidad, por tal motivo los resultados podrían
reflejar valores bajos.
De acuerdo a los valores que se muestran en las
Tablas 8 y 9, se comenta que la roca Andesítica
presenta cohesión y ángulo de fricción, mejores que
las rocas Riolíticas, además los valores de sus
rugosidades son menor, lo que refleja que sus
paredes son más lisas.
4 CONCLUSIONES
En este trabajo se caracterizaron dos tipos de rocas
volcánicas, las rocas Andesíticas del volcán
Punhutao y las Riolítas, mejor conocidas como
Cantera de Morelia, que corresponden a la Caldera
de Atécuaro.
Las rocas Andesíticas que corresponden al
desarrollo urbano de Tres Marías, presentaron
buenos resultados, habiendo poca variación en los
valores entre el primer sitio y el segundo sitio
estudiado. Teniendo valores a la compresión simple
de 68.7 a 63.1 MPa, ángulo de fricción de 31º a 14º,
cohesión de 0.3 MPa a 0.6 MPa, durabilidad alta,
etc., por lo que se puede considerar una roca Dura y
de buena calidad.
Ahora para el talud de la Loma de Santa María se
obtuvieron los siguientes resultados: resistencia a la
compresión simple de 25.6 a 12.2 MPa, ángulo de
fricción de 21º a 27º, cohesión de 0.4 a 1.0 MPa,
durabilidad media, etc., como se puede observar los
valores son más bajos que los obtenidos para la roca
Andesítica, por lo tanto en general es una roca de
mediana resistencia.
Esta ladera, últimamente está siendo ampliamente
urbanizada, pero en el pasado se han presentado
algunos problemas de inestabilidad en sus laderas,
dando propuestas y soluciones a corto plazo.
Desafortunadamente no se hacen estudios previos
para conocer las características de los materiales
donde se va a construir, por lo que constantemente
se vive en la incertidumbre de cuando se reactivarán
los deslizamientos de ladera que se observan.
De acuerdo a la geología del lugar en la base de
la ladera se tiene una ceniza volcánica con un
espesor promedio de 50 m, los resultados del
análisis en este material indican que, es un material
con características de una roca baja en resistencia o
mala. Desgraciadamente sobre este material es
donde se está construyendo. En algunos casos se
hacen grandes cortes para edificaciones, lo que ya
empieza a manifestarse en algunos movimientos del
terreno.
La roca que se encuentra en la parte alta del talud,
es la que mejores características tiene, por lo cual
este nivel no tiene ningún problema, por lo cual
ahora es donde se encuentran los nuevos
desarrollos urbanos.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
ARREYGUE E. et al.
Las recomendaciones para la Loma de Santa
María son, que cuando se vaya a construir cualquier
tipo de obra civil, se cumpla con los estudios previos
necesarios propuestos para zonas inestables, de
esta forma se podrán tener mucho más elementos
para dar propuestas más acertadas al caso, con la
finalidad
de
evitar
reactivaciones
de
los
deslizamientos.
5 REFERENCIAS
Arreygue-Rocha E., Garduño-Monroy V.H., Canuti
P., Casagli N., Iotti A e Chiesa S. (2002). Análisis
geomecánico de la inestabilidad del escarpe La
Paloma en la Ciudad de Morelia, Michoacán,
México.
Revista
Mexicana
de
Ciencias
Geológicas. Vol. 19, n. 2, 91-106.
ASTM C88-99a. Standard test method for soundness
of aggregates by use of sodium sulfate or
magnesium sulfate.
ASTM C127-04. Standard test method for density,
relative density (specific gravity) and absorption of
coarse aggregate.
ASTM D4644-04. Standard test method for slake
durability of shale’s and similar weak rocks.
ASTM D5731-05. Standard test method for
performing laboratory direct shear strength index
of rock.
Canuti P. y Casagli N. (1994). Considerazioni sulla
valutazione del rischio di frana. In atti del
Convegno “Fenomeni franosi e Centri Abitati.
Bologna del 27 Maggio. CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche) – GNDCI (Grupo Nazionale per la
Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche), Regione
Emilia Romagnia. 57.
Ferrari L. Garduño V.H., Pasquare G., Tibaldi A.
(1994). Volcanic and tectonic evolution of Central
Mexico,
Ologocen
to Present.
Geofísica
Internacional, v. 33, 91-105.
Garduño M. V.H., Arreygue R.E., Chiesa S., Israde
A. I., Rodríguez T. G.M. y Ayala G. M. (1998). Las
fallas geológicas y sísmicas de la Ciudad de
Morelia y su influencia en la planificación del
territorio. Ingeniería Civil, Vol. 1, No. 5, 3-12.
Garduño-Monroy V.H., Arreygue-Rocha E., IsradeAlcántara I. y Rodríguez-Torres G.M. (2001).
Efectos de las fallas asociadas a sobreexplotación
de acuíferos y la presencia de fallas
potencialmente sísmicas en Morelia, Michoacán,
México.
Revista
Mexicana
de
Ciencias
Geológicas. Vol.18, num. 1, 37-54.
Garduño-Monroy V.H., Rodríguez-Torres G.M.,
Israde-Alcántara I., Arreygue E., Canuti P. y
Chiesa S. (1999). Efectos del clima (El Niño) en
los fenómenos de Fluencia de las fallas
geológicas de la Ciudad de Morelia. Geos, Vol. 9,
No.2, 84-93.
INEGI (2010). Instituto Nacional de Estadística y
Geografía. Censo de población y Vivienda 2010.
7
Israde-Alcántara I. y Garduño-Monroy V.H. (1999).
Lacustrine record in a volcanic intra-arc setting.
The evolution of the Late Neogene Cuitzeo basin
systeme (Central wester Michoacan, Mexico).
Palaecogeography, Palaoclimatology, Palaecology
V. 15, n. 1-3, 209-227.
Johnson C.A. (1986). A study of neotectonics in
central Mexico from a LANDSAT Thematic
Mapper imagery: Coral Gables, Florida, Rosentiel
School of Marine and Atmospheric Science,
University of Miami. Tesis de maestría, 112.
(inédita).
Landa R., Magaña V. y Neri C. (2008). Agua y clima:
elementos para la adaptación al cambio climático.
SEMARNAT, México. 135.
Magaña Rueda V. (2004). Los impactos del Niño en
México. Centro de la Atmósfera, UNAM,
Secretaría de Gobernación, México. 229.
Pasquarè, G., Ferrari, L., Garduño, V.H., Tibaldi, A.
and Vezzoli L. (1991). Geology of the central
sector of the Mexican Volcanic Belt, States of
Guanajuato and Michoacán. Geological Society of
America Map and Chart series, MCH072, 22.
Silva-Mora L. (1979). Contribution a la connaissance
de l’Axe Volcanique Transmexicain- étude
géologique et petrologique des laves du
Michoacán oriental: Marselle, Univerité du Droit,
d’Economie et des Sciences d’Aix-Marseille. Tesis
de doctor ingeniero. 230 (inédita).
Silva Mora L. (1995). Hoja Morelia 14Q-g(2)
1:100000, Resumen de la Geología de la Hoja
Morelia, Estados de Michoacán y Guanajuato.
Instituto de Geología, UNAM.
Suter M., Aguirre G., Siebe C., Quintero O. And
Komorowski J.C. (1991). Volcanism and active
faulting in the central part of the trans-Mexican
volcanic belt, México. In Walawender M.J. and
Hanan B.B., eds. Geological excursions i souther
California and Mexico; Geological Society of
America, Gidebook, Annual Miting, 224-243.
Suter M., Quintero-Legorreta O. and López Martínez
M. (1995). The Acambay graben: Active intraarc
extension in the trans-Mexican volcanic belt,
Mexico. Tectonics, v. 14, n. 5, 1245-1262.
Tanzini M. (2001). Fenomeni franosi e opere di
stabilizzaziones. Collana di geotecnica e
ingegneria geotecnica. Dario Flaccovio Editore.
292.
Tosky Juárez A. (2012). Determinación de
parámetros para la estabilidad de taludes en roca,
mediante la caracterización en materiales de la
región de Morelia. Tesis de maestría. Facultad de
Ingeniería Civil, UMSNH, 165.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.