Tres pistas, un misterio
Soy una fuente natural de energía que mantiene funcionando diferentes procesos de la Tierra.
Proporciono la energía necesaria para que el agua de los océanos y otros cuerpos de agua se evapore.
También intervengo en la transpiración de las plantas.
¿Qué soy?
La energía solar.
Un estudiante afirma:
«En la zona no saturada, todos los poros del terreno están completamente llenos de agua».
¿Cuál es el error?
Está confundiendo la zona no saturada con la zona saturada.
En la zona no saturada, los poros contienen proporciones variables de aire y agua. En la zona saturada, los poros están completamente llenos de agua
Tenemos dos formaciones geológicas:
Formación A: Acuífero.
Formación B: Acuitardo.
Si ambas contienen agua, ¿cuál permite transmitirla con mayor facilidad?
El acuífero.
Un acuífero puede almacenar y transmitir agua en cantidades aprovechables. Un acuitardo también puede contener y transmitir agua, pero lo hace con mucha mayor dificultad y puede limitar el intercambio entre capas.
Tenemos dos puntos dentro de un mismo cuerpo de agua en reposo:
Punto A: Se encuentra cerca de la superficie.
Punto B: Se encuentra a mayor profundidad.
La secuencia comienza así:
Mayor profundidad → Mayor peso de la columna de agua sobre el punto → ¿Qué sucede con la presión hidrostática?
Aumenta.
La presión hidrostática crece con la profundidad porque depende del peso de la columna de agua que se encuentra por encima del punto analizado.
Un equipo de inspección visita una zona montañosa y encuentra:
Árboles inclinados progresivamente.
Cercados que han perdido su verticalidad.
Desplazamientos superficiales muy lentos que casi no se perciben a simple vista.
¿Qué tipo de movimiento de masa podría explicar estas observaciones?
Reptación.
Es un movimiento superficial muy lento y casi imperceptible. Con el tiempo puede provocar la inclinación de árboles, postes y cercados.
Mi distribución está relacionada con una elevación central.
Las corrientes de agua se alejan de esa zona elevada hacia diferentes direcciones.
Soy característico de montañas aisladas y volcanes.
¿Qué soy?
Patrón de drenaje radial.
Los cauces se distribuyen como radios que parten de una elevación central. El agua desciende desde la parte alta hacia diferentes direcciones siguiendo las pendientes del terreno.
Durante una perforación, el agua de un acuífero confinado asciende dentro del pozo, pero no alcanza la superficie del terreno.
Un ingeniero afirma:
«Como el agua ascendió sin necesidad de bombeo, estamos ante un pozo surgente».
¿Cuál es el error?
Que el agua ascienda dentro del pozo no significa necesariamente que sea surgente.
El agua puede ascender hasta alcanzar el nivel piezométrico debido a la presión del acuífero confinado. Para que sea un pozo surgente, ese nivel debe superar la superficie del terreno y permitir que el agua salga espontáneamente.
Dos muestras de suelo tienen la misma conductividad hidráulica y la misma área de flujo.
Sin embargo:
Muestra A: Presenta un gradiente hidráulico mayor.
Muestra B: Presenta un gradiente hidráulico menor.
¿En cuál se espera un mayor caudal de agua?
En la muestra A.
Según la ley de Darcy, el caudal es proporcional al gradiente hidráulico cuando las demás variables permanecen constantes. Por lo tanto, un gradiente mayor favorece un mayor flujo de agua.
Después de una lluvia intensa, aumenta la presión del agua dentro de los poros de un suelo saturado.
Completen la secuencia:
Aumento de la presión de poros → __________ de la tensión efectiva → Posible __________ de la resistencia al corte.
Disminución de la tensión efectiva y posible disminución de la resistencia al corte.
Según el principio de tensiones efectivas, si la tensión total permanece constante y aumenta la presión de poros, disminuye la tensión efectiva. Esto reduce las fuerzas de contacto entre las partículas y puede disminuir la resistencia al corte del suelo.
En una inspección se identifica una masa de terreno que se desplazó de forma relativamente coherente.
El reporte describe:
Una superficie de ruptura curva, similar a una cuchara.
Presencia de escalones en el terreno.
Grietas de tracción en la parte superior de la ladera.
¿Qué tipo de deslizamiento se presentó?
Deslizamiento rotacional.
Este tipo de deslizamiento se desarrolla sobre una superficie de ruptura curva y suele dejar escalones y grietas de tracción. Es frecuente en suelos cohesivos homogéneos.
Mis cauces presentan tramos relativamente rectos y cambios bruscos de dirección.
Es común encontrar ángulos cercanos a 90 grados.
Mi formación puede estar relacionada con fracturas, diaclasas y fallas que debilitan las rocas.
Patrón de drenaje rectangular.
La erosión aprovecha las discontinuidades de las rocas, por lo que los cauces pueden seguir esas estructuras y presentar cambios de dirección marcados.
Un estudiante afirma:
«Por encima del nivel freático no puede existir una zona completamente saturada, porque el agua solamente se encuentra debajo de ese nivel».
¿Qué fenómeno contradice esta afirmación?
La capilaridad.
Un terreno está formado por diferentes capas, algunas más permeables que otras.
El agua puede circular:
Opción A: En dirección paralela a las capas.
Opción B: Atravesando perpendicularmente las diferentes capas.
¿En cuál dirección se espera generalmente una circulación más fácil?
En dirección paralela a las capas.
En los suelos estratificados, las diferencias de conductividad hidráulica generan un comportamiento distinto según la dirección del flujo. Generalmente, el agua encuentra menos resistencia al circular paralelamente a las capas. Esta diferencia se conoce como anisotropía.
Durante una excavación se presenta la siguiente secuencia:
Se desarrolla un flujo de agua ascendente desde el fondo.
Aumenta la presión del agua en los poros.
La tensión efectiva disminuye hasta aproximarse a cero.
El suelo granular pierde estabilidad y comienza a comportarse como si estuviera hirviendo.
¿Qué fenómeno está ocurriendo?
Sifonamiento o ebullición de arena.
El flujo ascendente puede reducir la tensión efectiva hasta cero, provocando que el esqueleto del suelo pierda estabilidad. Se diferencia de la tubificación, donde el agua arrastra partículas y produce erosión interna.
Un equipo de ingeniería recibe el siguiente reporte:
Después de varios días de lluvias intensas, una masa de suelo fino saturado comienza a desplazarse ladera abajo. Durante el movimiento, el material se comporta como un fluido viscoso y no se identifica una superficie de ruptura definida.
A. ¿Qué tipo de movimiento de masa se presentó?
B. ¿Cuál fue el factor desencadenante más evidente?
A. Flujo de tierra o barro.
B. Las lluvias intensas.
Los flujos de tierra y barro afectan principalmente a suelos finos saturados. El material se desplaza con un comportamiento viscoso, sin una superficie de ruptura definida. Las lluvias intensas pueden saturar el terreno y actuar como desencadenante del movimiento.