5 características del suelo calizo del estado de Campeche

5 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO CALIZO DEL ESTADO DE CAMPECHE

5.1 INTRODUCCIÓN

En muchos proyectos de ingeniería civil se hace necesario el uso del suelo como material de relleno o en terraplenes, en pavimentos de caminos o como sustento de estructuras tales como edificios y puentes. Un Ingeniero Civil, que participe en el diseño y construcción de tales obras, debe estar consciente que los suelos son de una gran variedad y de ello dependen sus propiedades mecánicas. En especial, las vías terrestres atraviesan diversas provincias fisiográficas, donde cada una de ellas se caracteriza por un determinado tipo de rocas y suelos. Por lo tanto, se debe tener entonces un conocimiento pleno de la geología de la zona y las propiedades geotécnicas de los suelos de la región. El estado de Campeche, presenta una gran variedad de suelos, sin embargo, el material más utilizado como material de relleno, en terraplenes y pavimentos es el suelo calizo denominado regionalmente “sahcab”. Debido a su uso generalizado, su estudio es de gran importancia.

En estos proyectos, el suelo como material de relleno o en terraplenes requiere ser compactados para alcanzar propiedades adecuadas, que perduren toda la vida útil de la obra. En sí, la compactación es ampliamente utilizada sobre los suelos requeridos en la construcción de: presas, carreteras, terraplenes, plataformas de cimentación, etc., y en  algunas ocasiones para mejorar el terreno natural para cimentaciones

Reflexionando acerca de éstos tópicos, en este capítulo se presenta una breve caracterización de varios materiales calizos compactados (sahcab), usados en la construcción de terracerías en el estado de Campeche. Los datos presentados son parte de los resultados generados en el “Proyecto de investigación para relacionar y evaluar las pruebas de compactación de laboratorio aplicables a materiales de la región”, realizado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Campeche, entre los años 1996 y 1999. Para llevar a cabo esta caracterización se realizaron varias pruebas de laboratorio, a materiales extraídos de bancos: Compactaciones AASHTO estándar (AASHTO T 99-95) y AASHTO modificada (AASHTO T 180-95) de acuerdo con las normas establecidas en el Manual, de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), M·MMP·1·09/06; AASHTO modificada, pero con 3 capas, y Porter según lo descrito en el “Instructivo para efectuar pruebas en suelos”, 1991, de la SCT. Previamente, en el apartado  5.2.2 y 5.2.3 se presentan  las propiedades físicas de estos suelos calizos, tales como: densidad, granulometría y plasticidad con el fin de clasificarlos de acuerdo con el Sistema de Clasificación de Suelos (SUCS).

En el estado de Campeche existen, también, bancos compuestos por otros materiales  calizos (rocas, conglomerados, arenas conchuela, etc.), y otros no calizos (yeso, arena de río, etc.), y suelos del tipo aluvial, residual, palustre, lacustre y litoral, que se omitieron por estar fuera del alcance de este trabajo.

5.2 TIPOS DE SUELOS

5.2.1 ORIGEN GEOLÓGICO

El estado de Campeche se encuentra localizado, casi en su totalidad, en la provincia fisiográfica conocida como Plataforma o Península de Yucatán, a excepción de la región suroeste, la cual se localiza en el extremo oriental de la provincia fisiográfica conocida como Planicie o Llanura Costera del Golfo Sur.

El suelo en estudio es conocido regionalmente como sahcab, que significa mundo blanco o tierra blanca en maya. En la Península de Yucatán, se le conoce como sahcab al material consistente en una formación calcárea casi petrificado, no denso, semiduro y deleznable, de color generalmente blanco o amarillo (en algunos casos de color gris y en otros un tanto rojizo). Se presenta en todo el estado y es ampliamente usado en la construcción de terracerías. Este material, comúnmente contiene un alto contenido de finos de baja plasticidad y buena fricción interna; aunque en algunas ocasiones los finos pueden presentar una alta plasticidad (Buenfil, 1996).

El muestreo del material calizo se realizó en diversos bancos de materiales, ubicados en el estado de Campeche. En sí, se seleccionaron los bancos buscando cubrir un amplio rango de suelos calizos, del tipo sahcab. La mayoría de bancos de materiales se localizan en la formación (geológica) denominada Chichen Itza, correspondiente al Eoceno, en la parte central del estado (véase la figura 5.1). El subsuelo de esta formación está constituido por una capa casi petrificada de material calizo donde la parte endurecida la constituye la roca caliza fuertemente cementada por la evaporación, conocida como laja, y la semidura el sahcab; el estrato superior está formado por arcilla de alta plasticidad con materia orgánica, cuyo espesor es variable, del orden de 70 cm en promedio. Sin embargo, en algunas zonas el estrato de arcilla alcanza varios metros de espesor y en otras se presentan suelos pedregosos, donde aflora la roca caliza fuertemente cementada. La estratigrafía de esta región difiere de la observada en el estado de Yucatán donde el sahcab, cuando se le encuentra, generalmente subyace a la capa superficial de caliza compacta, descansando sobre caliza suave (Springal y Espinosa, 1972). Los bancos de materiales utilizados, con su ubicación, vienen enlistados en la tabla 5.1, en el apartado 5.5.1.

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Figura 5.1. Formación geológica del estado de Campeche. Ubicación de los bancos de material.

Los bancos, nombrados en el presente trabajo,  La Cristalina 1 y La Cristalina 2 están en los límites de la formación “Chichen Itza” con la formación llamada “Suelos formados en el cuaternario” (de  la provincia fisiográfica denominada Llanura Costera del Golfo Sur), en una zona periférica a la Laguna de Términos. En esta zona afloran sedimentos que corresponden a unidades geológicas recientes (formados durante el cuaternario) constituidas por rocas calizas, conglomerados, coquinas caliches y suelos no consolidados. Los bancos restantes se encuentran en la zona noroeste de la formación Paleoceno-Eoceno no diferenciado, donde afloran rocas calizas de color amarillo, blanco o café claro. De estos últimos bancos, el llamado Kikab, está cerca de los límites con la formación Icaiché, donde hay presencia de yeso. En la figura 5.1, también, se presentan bancos de materiales no calizos: Arena de río Playón Chable y un banco de arena ubicado en la carretera Villahermosa-Escárcega km 279. La ubicación del banco de arena de río Jonuta queda fuera del mapa.

5.3 VALORES ÍNDICE

5.3.1 Granulometría y densidad relativas de sólidos

Para la obtención de la curva granulométrica se empleo el método de tamizado, descrito en el Manual M·MMP·1·06/03 de la SCT, que permite clasificar desde tamaños de gravas hasta partículas de dimensiones de 0.075 mm. Esta prueba permite determinar la composición por tamaños de las partículas que integran los suelos, mediante su paso por una serie de mallas con aberturas determinadas. A medida que se pasa por las mallas, en orden descendente de tamaño de abertura, los tamaños mayores se van reteniendo. Se obtienen, después, la masa que se retiene en cada malla y calcula su porcentaje respecto al total.

Con los resultados se construyen las curvas granulométrica de los diversos suelos calizos (sahcab) muestreados, presentadas en la figura 5.2. Los suelos pueden ser descritos por el tamaño de sus partículas, de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS, en: gravas (mayores a 4.75 mm), arenas (de 4.75 mm a 0.075mm), finos (menores a 0.075 mm). El contenido de finos indica la proporción de limos y arcillas que contiene el suelo.

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Figura 5.2 Granulometría del material calizo (sahcab)

Los suelos calizos, conocidos como sahcab, pueden asumir composiciones de tamaños de partículas muy diversas, que van desde suelos con predominio de grano fino hasta arenas con finos, que presentan ciertos contenidos de  gravas (tabla 5.2 en el apartado 5, y figura 5.2). En los materiales de los bancos Quebrache, Viluch, Nueva Chontalpa 1, Nueva Chontalpa 2 y La cristalina 2 predominan las partículas de grano fino: limo y arcilla (54-75%), y en el resto de bancos predominan las partículas gruesas entre 4.75 mm y 0.075 mm (arenas) con contenidos apreciables de finos. En algunos casos, este suelo calizo tiene una composición granulométrica muy cercana a la frontera entre suelo grueso y fino (50 % de partículas menores a 0.075mm), tal es el caso de los suelos de Kicab y Viluch (48% y 54% de finos respectivamente). En todos los casos la fracción menos abundante son las gravas (entre 1 y 29%).

También se determinó la densidad relativas de sólidos (Ss), del material que pasa la malla No. 4 (4.75 mm), mediante el procedimiento descrito en el Manual M·MMP·1·05 (Densidades Relativas y Absorción) de la SCT. Estas pruebas permiten determinar las relaciones masa-volumen de los materiales respecto a la relación masa-volumen del agua. A este parámetro, tradicionalmente, se le llama peso volumétrico relativo de sólidos, sin embargo, con el fin de adecuarlo al Sistema Internacional de Unidades, se usa el nombre de densidad relativas de sólidos en el Manual M·MMP·1·05. Los valores de la densidad relativas de sólidos (Ss) del sahcab (de las partículas menores a 4.75 mm) varía desde 2.5 (banco Viluch, ubicado en la periferia de la ciudad de San Francisco de Campeche) a 2.69, predominando los valores entre 2.65 y 2.69. Los resultados son mostrados en la tabla 5.2.

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