Sinopsis

Los materiales volcánicos canarios presentan ciertas particularidades geotécnicas. En general, poseen unas características de resistencia no lineales y deformabilidad peculiares y poco conocidas, para cuya valoración es necesario realizar ensayos un tanto sofisticados e interpretarlos a la luz de nuevas teorías, diferentes a las de otros tipos de suelos y rocas. Esto tiene una especial relevancia en los piroclastos de baja densidad, cuya calidad geotécnica suele ser mediocre, ya que se encuentran a medio camino entre los "suelos duros" y las "rocas blandas". Debido a ello, con estos materiales se plantean unos problemas específicos en cuanto a posibles colapsos o roturas bruscas, que se producen de forma repentina, sin unas deformaciones previas significativas que sirvan de aviso, así como, en cuanto a la estimación de los empujes que ejercen sobre muros, las cargas admisibles en cimentación de estructuras sobre ellos y en la estabilidad de los taludes formados por los mismos, lo cual tiene una incidencia relevante en el ámbito de la obra civil y la edificación en la Comunidad Canaria. Por ello existe un gran interés por disponer de un marco teórico y práctico que describa y permita estimar las propiedades de resistencia y deformabilidad de los piroclastos canarios. Aunque ha habido estudios anteriores, referenciados en el Capítulo 3 "Estado del Arte", que han supuesto avances en el conocimiento del comportamiento geotécnico de este tipo de materiales, aún quedan muchos aspectos y características geotécnicas de ellos por conocer más a fondo. El objetivo principal de la tesis es el de avanzar en el conocimiento del comportamiento esfuerzo-deformacional de los piroclastos de baja densidad, determínando los factores más influyentes en el mismo, como su estructura o alteración. Se ha prestado especial atención a examinar aspectos que se consideran primordiales tales como: macroporosidad (tamaño y morfología de los poros, tamaño relativo en relación al de las partículas,...), alteración de dichas partículas o relleno parcial o total de los macroporos en materiales alterados por depósitos de cristales o partículas debido a la circulación de fluidos. Más concretamente, del estudio planteado se ha pretendido obtener: a. Un criterio de rotura de estos materiales que, en función de unos pocos parámetros, permita estimar las tensiones máximas aplicables en los mismos. b. Una clasificación geotécnica de los principales tipos de piroclastos de baja densidad, que permita definir un tipo de comportamiento y unos valores o rangos de valores típicos de estos parámetros para cada grupo definido. c. Una mayor cantidad de datos de ensayos de los materiales volcánicos de baja densidad, con el fin de mejorar las diferentes correlaciones obtenidas en estudios anteriores y tratar de obtener otras de igual importancia en la obra civil.

Índice

1. INTRODUCCIÓN

1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO
1.2. TRABAJOS REALIZADOS

2. GEOLOGÍA

2.1. INTRODUCCIÓN
2.2. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS VOLCÁNICAS
2.2.1. CLASIFICACIÓN BASADA EN LA TEXTURA
2.2.2. CLASIFICACIÓN BASADA EN LAS RELACIONES DE CAMPO
2.2.3. CLASIFICACIÓN BASADA EN LA MINERALOGÍA Y COMPOSICIÓN MODAL, EN LAS ROCAS VOLCÁNICAS
2.2.4. CLASIFICACIÓN BASADA EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
2.3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MAGMAS
2.3.1. ¿QUÉ ES UN MAGMA?
2.3.2. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MAGMAS
2.4. PROCESO ERUPTIVO Y TIPOS DE ERUPCIONES
2.4.1. PROCESO ERUPTIVO
2.4.2. TIPOS DE ERUPCIONES
2.5. MATERIALES EXPULSADOS DURANTE UNA ERUPCIÓN
2.5.1. FLUJOS O COLADAS DE LAVA
2.5.2. DEPÓSITOS DE PIROCLASTOS
2.5.3. MECANISMO DE FORMACIÓN. COLUMNA ERUPTIVA
2.5.4. CLASIFICACIÓN DE LOS DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS
2.5.5. CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS

3. ESTADO DEL ARTE

3.1. INTRODUCCIÓN
3.2. PRINCIPALES INVESTIGACIONES DESARROLLADAS EN EL ESTUDIO GEOTÉCNICO DE LOS PIROCLASTOS VOLCÁNICOS
3.2.1. GRUPO ESPAÑOL
3.2.2. GRUPO ITALIANO
3.2.3. GRUPO CANADIENSE
3.2.4. GRUPO JAPONÉS
3.2.5. GRUPO EEUU
3.2.6. GRUPO NUEVA ZELANDA
3.2.7. GRUPO REINO UNIDO
3.3. RESUMEN DEL ESTADO DEL ARTE
3.4.TERMINOLOGÍA

4. MODELOS PROPUESTOS

4.1. INTRODUCCIÓN
4.2. MODELO TEÓRICO ENERGÉTICO: CURVAS DE COLAPSO TEÓRICAS
4.2.1. FUNDAMENTOS
4.2.2. CURVAS DE COLAPSO
4.2.3. RESUMEN
4.3. MODELO EMPÍRICO: AJUSTE EMPÍRICO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
4.3.1. CRITERIOS DE ROTURA UNIFICADOS
4.3.2. DETERMINACION DE PARÁMETROS
4.3.3. AJUSTE POR MÍNIMOS CUADRADOS
4.4. OTROS: CARGA ISÓTROPA DE COLAPSO DE LOS PIROCLASTOS VOLCÁNICOS EN FUNCIÓN DE LA MACROPOROSIDAD
4.4.1. INTRODUCCIÓN
4.4.2. MACROESTRUCTURA DE POROS
4.4.3. CARGA ISÓTROPA DE COLAPSO

5. ESTUDIO EXPERIMENTAL REALIZADO

5.1. INTRODUCIÓN
5.2. ENSAYOS REALIZADOS
5.2.1. MUESTRAS ENSAYADAS
5.2.2. TIPOS DE ENSAYOS
5.2.3. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES ARTIFICIALES
5.3. MUESTRAS ARTIFICIALES
5.3.1. TABLA RESUMEN
5.4. ENSAYOS CON PIROCLASTOS REALES
5.4.1. ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN
5.4.2. CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LOS PIROCLASTOS DE BAJA DENSIDAD
5.5. APÉNDICE: PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS ARTIFICIALES Y REALES
5.5.1. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS
5.5.2. ETAPAS REALIZADAS EN LA BÚSQUEDA DEL 'PIROCLASTOS IDEAL'

6 . APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS: CURVAS DE CORRELACIÓN Y PARÁMETROS DEL TERRENO

6.1. INTRODUCIÓN
6.2. AJUSTES DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LOS ENSAYOS AL MODELO TEÓRICO ENERGÉTICO Y AL EMPÍRICO
6.2.1. INTRODUCCIÓN
6.2.2. AJUSTES PARA LAS MUESTRAS ARTIFICIALES
6.2.3. AJUSTES PARA LAS MUESTRAS REALES
6.3. CURVAS DE CORRELACIÓN ENTRE DIFERENTES PARÁMETROS
6.3.1. CURVAS DE CORRELACIÓN OBTENIDAS DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE
6.3.2. CURVAS DE CORRELACIÓN OBTENIDAS DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN ISÓTROPA
6.4. APÉNDICE 1: AJUSTE EMPÍRICO EN MUESTRAS REALES. CASO ELÍPTICO COLAPSABLE
6.5. APÉNDICE 2: AJUSTE TEÓRICO EN MUESTRAS REALES
6.5.1.CURVAS DE COLAPSO NO ASOCIADAS Y ADITIVAS
6.5.2. CURVAS DE FLUENCIA ASOCIADAS

7. RESUMEN Y CONCLUSIONES

7.1. RESUMEN
7.2. CONCLUSIONES

8. FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEJO 1. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO. MUESTRAS REALES Y MUESTRAS ARTIFICIALES

1.1. INTRODUCCIÓN
1.2. MUESTRAS ARTIFICIALES
1.2.1. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE
1.2.2. ENSAYO DE COMPRESIÓN ISÓTROPA. MUESTRAS BCAP
1.2.3. GRÁFICA RESUMEN DE LOS ENSAYOS TIS. VALORES MÁXIMOS-MÍNIMOS Y MEDIOS
1.3. PIROCLASTOS REALES
1.3.1. RESUMEN ENSAYOS DE COMPRESIÓN SIMPLE
1.3.2.RESUMEN ENSAYOS TIS. VALORES MÁXIMO-MÍNIMOS Y MEDIOS
1.3.3. RESUMEN ENSAYOS TRIAXIAL TIS
1.3.4. ENSAYOS DE LABORATORIO. INFORME COMPLETO
1.4. M-LPT-07
1.4.1. ENSAYO CSP
1.4.2. ENSAYO CI+TIS
1.5. ENSAYO CI+TIS
1.5.1. MUESTRA 6637-I
1.6. ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE LAS MUESTRAS REALES
1.6.1. DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO MEDIANTE PICNÓMETRO DE GAS. (NORMA ASTM D5550-94)
1.6.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO EN CARBONATOS, SULFATOS SOLUBLES, MATERIA ORGÁNICA Y PÉRDIDAS POR CALCINACIÓN
1.6.3. CONTENIDO DE ÓXIDOS Y ELEMENTOS MAYORITARIOS EN MUESTRA, DETERMINADO MEDIANTE FLUORESCENCIA DE RAYOS X
1.6.4. RESULTADOS OBTENIDOS
1.6.5. DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN MINERALÓGICA EN MUESTRA DE POLVO MEDIANTE DIFRACCIÓN DE RAYOS-X

ANEJO 2. FOTOGRAFÍAS MACRO Y MICRO ESCALA

2.1. PIROCLASTOS REALES
2.1.1. POMEZ
2.1.2. LAPILLIS
2.1.3. CENIZAS
2.1.4. TOBACEAS
2.1.5. ESCORIAS
2.2. PROBETAS ARTIFICIALES
2.2.1. CONGLOMERANTE
2.2.2. PROBETAS ARTIFICIALES

ANEJO 3: ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO. MUESTRAS ARTIFICIALES Y REALES

3.1. MUESTRAS ARTIFICIALES
3.1.1. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE
3.1.2. ENSAYO DE COMPRESIÓN ISÓTROPA
3.1.3. ENSAYO TRIAXIAL TIS (a3=50)
3.1.4. ENSAYO TRIAXIAL TIS (a3=100)
3.1.5. ENSAYO TRIAXIAL TIS (a3=160)
3.1.6. ENSAYO TRIAXIAL TIS (a3=200)
3.1.7. ENSAYO TRIAXIAL TIS (a3=250)
3.2. PIROCLASTOS REALES
3.2.1. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE
3.2.2. ENSAYO DE COMPRESIÓN ISÓTROPA
3.2.3. DENSIDADES DE MUESTRAS REALES
3.2.4. POROSIDADES DE LOS PIROCLASTOS CANARIOS

ANEJO 4. AJUSTE RIGUROSO DE LOS PARÁMETROS

4.1. INTRODUCCIÓN
4.1.1. IDEA GENERAL DEL MÉTODO DE AJUSTE
4.1.2.TERMINOLOGÍA
4.2. PASOS BÁSICOS
4.2.1. AJUSTE DE LA PRESIÓN DE COLAPSO
4.2.2. ROTURA TEÓRICA CON DESVIADOR
4.2.3. ERRORES CUADRÁTICOS DE LA CURVA DE PARÁMETROS
4.2.4. TRAYECTORIA DE AJUSTE
4.3. PROGRAMAS
4.3.1. LISTA DE PROGRAMAS
4.3.2. SUBRUTINA ASIGMA
4.3.3. SUBRUTINA CROTA
4.3.4. SUBRUTINA CERROR
4.3.5. SUBRUTINA CEPAR
4.3.6. SUBRUTINA DERIV
4.3.7. SUBRUTINA CELANDA
4.3.8. PROGRAMA TOTAL ARPAR