Rocas Plutónicas en Ingeniería Civil

Rocas Granitoideas

• Minerales esenciales: Cuarzo, feldespato y mica.
• Textura granítica con cristales visibles.
• Material rígido de rotura fácil.
• Son rocas duras, abrasivas, resistentes al desgaste e impermeables.
• Cuanto más cuarzo haya, más resistente será. Su resistencia a compresión ronda los 1000-3000 kg/cm².
• Su uso en edificación es frecuente ya que son excelentes para recibir aglomerantes.

Jabre

• El cuarzo es prácticamente inalterable, como mucho algo soluble en agua con una velocidad de reacción muy lenta.
• Los feldespatos sufren un cambio por hidrólisis y se caolinizan.
• Las micas se oxidan formando clorita.

El jabre es fácilmente disgregable y hay que prescindir de él en construcción. (Rellenos)

Geomorfología y Paisaje

Se dan zonas granitoideas en Occidente peninsular, Galicia, Cordillera Cantábrica, Guadarrama, Sierra Morena, Montes de Toledo, Pirineos y Cordilleras Costero-catalanas. El jabre aparece especialmente en Galicia (Ourense y Pontevedra).

Materiales de Construcción en Obras

• Gran trabajabilidad y fácil labra.
• Uso en mampuestos y sillares (Monasterio del Escorial y Catedral Santiago)
• Losas y placas (ornamentación)
• Bordillos y encintados
• Escolleras Portuarias: coeficiente LA es suficientemente bajo.
• Espaldones de presas de materiales sueltos: balasto de FFCC
• Áridos para Hormigón: en Hormigones de alta resistencia y compacidad.

Aplicaciones en Ingeniería Civil

Cimiento

Buen cimiento en general. Hay que tener en cuenta el contacto jabre-roca sana

Excavaciones y Desmontes

Se realizan por perforación y voladura. Tiene rotura fácil. Taludes fuertes, menos en jabre. A veces hay que realizar precorte.

Presas

Se aceptan presas de arco, bóveda y gravedad. Cuando hay zonas meteorizadas, fracturas abiertas, hay que excavar o realizar inyecciones para consolidar y cerrar fracturas. Pantalla de drenaje para evitar subpresiones. Son frecuentes los sondeos verticales. La gran impermeabilidad del granito beneficia a la presa. Se inyecta cemento en las juntas.

Túneles

La roca es dura, alto coste de perforación: Si mide menos de 4 km, la excavación se realiza con explosivos, sino con tuneladora. Hay que tener cuidado con las inclusiones más duras y resistentes. Para el sostenimiento en granitos sanos o no se pone nada o se ponen bulones. (Guadarrama; AP-6). En Jabre gunitado y cerchas.

Grandes Excavaciones Subterráneas

A gran profundidad (60-80m). Se produce una descompresión y tracción que da lugar a lajas y bloques. A corto plazo hay que instalar balones y gunita; a largo plazo, hay que poner hormigón. (Aldeávila).

Rocas Filonianas

Tipos de Rocas Filonianas

1. Pórfidos: pasta de minerales melano y leucocratos. (Textura porfídica)
2. Rocas Filonianas Ácidas: cuarzo y feldespatos, sin melanocratos
   • Aplíticas: (Textura aplítica)
   • Pegmatitas: (Textura pegmatítica)
3. Rocas Filonianas Básicas: ricas en piroxenos y anfíboles (biotita)

Localización

Sistema Central con direcciones E-W. (Algar-Ávila en superficie, Algar-Cordillera Ibérica en profundidad).

Uso como Materiales de Construcción

• Similar al granito, con explotación costosa.
• Se usan como áridos de firmes de carreteras y para balasto. (Desgaste LA)
• Cuidado con gabros y diabasas. (pérdida de adherencia en asfalto)
• Mejor que granito para escombreras.

Comportamiento en Obras Públicas

• Buen cimiento
• Buen apoyo en presas y puentes
• Su aparición en túneles puede cambiar las condiciones de excavación.
• Hay diques más permeables que la roca encajante que pueden dar lugar a acuíferos.
• Singularidad hidrogeológica.

Rocas Volcánicas

• Cenizas: constituyen un suelo fino, poroso, poco denso, compresible, que se altera fácilmente a arcillas plásticas. En algún caso se ha usado como núcleo impermeable de presas de materiales sueltos.
• Tobas: son rocas poco resistentes, deformables, porosas, poco densas. Se pueden alterar como las cenizas. Tienen escasa aplicación en las obras.
• Lapilli: se usa para terraplenes, explanadas de carreteras (requiere una compactación para romper aristas y puntas).
• Riolita: rocas duras y abrasivas (Si). Frágil, capaz de dar árido anguloso. Baja adherencia con el cemento (no válido para hormigones; El Si libre ataca al cemento).
• Pumita: poco densa, puede llegar a flotar en el agua. Se usa para elementos livianos de construcción, hormigones ligeros. También es usado como abrasivo.
• Obsidiana: muy abrasiva. Es un vidrio natural.
• Traquita: muy porosas, poco densas y textura muy rugosa al tacto. Se usa para sillería (fácil labra).
• Andesita: si está sana es dura, resistente y poco deformable. Se usa como bases de carreteras y como balasto, también en mampostería, adoquines, bordillos… Es impermeable. Hay que estudiar la apertura y filtraciones por las juntas.
• Basalto: (la más frecuente) densidad alta, muy resistente y muy dura. Se usa en mampostería (fácil labra), adoquines, bordillos… Excelente como árido de firmes asiáticos y hormigones con los que tiene una alta adherencia. Excelente para balasto y para escolleras.
• Ignimbritas: es impermeable. Sus propiedades son variables en función del grado de fusión o compactación. Se alteran dando arcillas plásticas. Ha habido casos en los que han sido muy expansivas.

Comportamiento General de las Rocas Volcánicas

• Cimientos: las coladas lávicas admiten grandes cargas sin deformación apenas. Lapilli cargas medias; las cenizas solo cargas bajas.
• Excavaciones: se usan explosivos (riolitas, andesitas, basaltos y obsidiana); martillo neumático (tobas, pumitas, traquita e ignimbrita); pala (lapilli y cenizas).
• Túneles: un problema general es la heterogeneidad, lo que penaliza el uso de tuneladoras imponiéndolas que sean de tipo “doble escudo”.
• Depósitos de Agua: se han instalado en cráteres volcánicos debido a su forma y a veces a su impermeabilidad.
• Presas y Embalses: dan buenas cerradas. Si se tiene un cimiento homogéneo y lávico permite cualquier tipo de presa. Si el cimiento es heterogéneo exige presas de materiales sueltos. Hay problemas de filtraciones, se estudia la necesidad de impermeabilizar, cerrando juntas y rellenando poros con materiales impermeables.

Rocas Metamórficas

Gneises

• Minerales: cuarzo, ortosa y biotita
• Origen: metamorfismo regional muy avanzado. Hay ortogneises y paragneises.
• Paisaje: oscuro y seco. Vegetación silicícola.
• Presas: impermeable, solo por fractura.
• Taludes: pueden dar argayos. Problemas de caída de bloques.
• Sillería: buena (rajuelas y sillarejos).
• Árido de Hormigón: malos coeficientes de forma.
• Túneles: agua en litoclasas alteradas (tipo granitos).
• Cimentaciones: buen módulo elástico.

Esquistos y Micacitas

• Minerales: cuarzo y clorita o moscovita. Láminas de micas. En las micacitas mayor metamorfismo.
• Origen: metamorfismo regional avanzado.
• Paisaje: seco. Formas blandas con resaltes.
• España: mantos del Sur
• Presas: materiales sueltos.
• Taludes: fenómenos de laderas.
• Sillería: no
• Árido de Hormigón: malos.
• Túneles: Excavan bien. Cuidado con talco, grafito y sericita.

Pizarras y Filitas

• Minerales: más arcillosas, menos cuarzo, más cloritas y micas. Pizarras mosqueadas.
• Origen: metamorfismo regional bajo. Pueden quedar restos fósiles.
• Paisaje: muy seco, tonos oscuros, vegetación pobre.
• España: Sierra pobre de Madrid
• Presas: apisonadas para núcleos. Son terrenos impermeables. Presas de materiales sueltos.
• Taludes: ángulos de rozamientos bajos, vuelcos de estratos…
• Sillería: no
• Áridos de Hormigón: no
• Rellenos Tipo Terraplén: Como “todo uno”.
• Túneles: da problemas derivados del venteo. Hay que estudiar la posición relativa.
• Cimentaciones: admiten cargas medias. Hay que estudiar la pizarrosidad.

Cuarcitas

• Minerales: cemento y grano de Si en un 90%
• Origen: metasedimento de alto grado
• Paisaje: roca muy compacta, paisaje abrupto.
• España: Despeñaperros
• Presas: terrenos impermeables por poros, pero hay que impermeabilizar litoclasas.
• Desmontes: ángulos de rozamiento altos. Hay que prevenir cuñas de rocas.
• Laderas Naturales: son pedreras cuarcíticas.
• Sillería: no por corte irregular y muy caro el tallado.
• Áridos de Hormigón: alto coste de explotación y trituración.
• Túneles: se cortan mal, son agresivas, perfil irregular, son muy poco deformables y requieren poco sostenimiento.
• Cimentaciones: admiten altas cargas.

Otras Rocas Metamórficas

• Milonitas: en zonas de fallas. Si hay fracturas de granos se habla de cataclastita. Son inestables.
• Corneanas: típicas del metamorfismo de contacto en aureolas graníticas. Minerales de alto grado. Tienen buenas características de resistencia y baja deformabilidad.
• Migmatitas: rocas de la aureola metamórfica de un macizo plutónico. Mezcla de metamorfismo regional y rocas graníticas. Tiene características parecidas a los gneises.

Aplicaciones de Rocas Sedimentarias

Hidrogeología

• Acuíferos Kársticos:
• Presas: buen apoyo en cerrada y gran experiencia. (Montejaque)

Materiales

• Sillería (especialmente Tobas)
• Cemento (calizas y margas sin Mg)
• Áridos de hormigón.
• Balasto

Canales

Es necesario revestirlos.

Puertos

Dolomías

Soporte de Obras

• Buen apoyo.
• Riesgo de colapso si hay huecos.
• Inyecciones bajo pilas
• Desmontes: se excavan con explosivos, taludes verticales.

Túneles

• Se excavan bien.
• Si son duras y poco karstificadas se sostienen bien.
• Cuidado con paleokarst.

Yesos

Material de Construcción

• Uso en interiores
• Se añade al clínker como retardador de fraguado.
• Tizas.
• Terraplenes, encapsulados y aislados adecuadamente.

Excavaciones

1. Gran facilidad con medios mecánicos.
2. Masivos y cristalizados hacen falta explosivos.
3. Sin agua admiten taludes muy verticales.

Obras Lineales

• Desmontes: cunetas para evitar escorrentía.
• Desmontes y Terraplenes: láminas impermeables y geomallas en pequeñas oquedades.

Túneles

1. Se excavan con facilidad mediante medios mecánicos.
2. En túneles profundos frecuente encontrar anhidrita:
   • Impermeabilizar con inyecciones.
   • Revestir la solera inmediatamente.
   • Revestimiento definitivo
   • Contrabóveda.
3. En yesos, salvo problemas con agua, se sostienen bien.

Cimentación de Estructuras

1. Cargas medias bajas → cimentación superficial.
2. Cargas altas o con agua → cimentación profunda.
3. Impedir que el agua llegue a la cimentación.
4. Ataca al hormigón, deben usarse cementos resistentes a sulfatos.

Canales sobre Yesos

1. Problemas de filtraciones.
2. Soluciones:
   • Revestimiento de hormigón. (siempre)
   • Tratamientos de impermeabilización del apoyo.
   • Sistemas de drenaje de posibles filtraciones.
3. Canal Imperial de Aragón.

Presas

1. Mala cimentación → Presas de materiales sueltos.
2. Problemas progresivos de filtraciones.
3. Posible contaminación del agua por disolución del yeso.
4. Ej: Ontígola (Aranjuez) y Oliana (Segre).