MANUAL """' DE DISENO

GEOTECNICO

V0LUMEN 1

1 Estudios. geotcnicos 2 . Diseo del Metro en cajn

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MANUAL DE DISEO GEOTECNJCO

VOLUMEN 1

1 ESTUDIOS GEOTECNICOS

2 DISEO DEL METRO EN CAJON

COORDINADORES:

AUTORES:

JOSE MARIA RIOBOO CONST ANClO RODRIGUEZ

ENRIQUE TAMEZ ENRIQUE SANTOYO FEDERICO MOOSER CARLOS E GUTIERREZ

COMISION DE VIALIDAD Y TRANSPORTE URBANO MEXICO AGOSTO DE 1987

,--

1

MANUAL DE DISEO GEOTECNICO

VOL CAPITULOS

1 1 ESTUDIOS GEOTECNICOS 2 DISEO DEL METRO EN CAJON

2 3 DISEO DEL METRO EN TU NEL

3 4 DISEO DEL METRO ELEVADO

4 5 PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION

1 l_

CONTENIDO DEL VOLUMEN 1

PRES!:NT ACION ESTRUCTURA DEL MANUAL

CAPITULO 1 ESTUDIOS GEOTECNICOS

A INTROLJUCCION 8 ANTECEDENTES GEOLOGICOS C EXPLORACION GEOTECNICA O ANTECEDENTES GEOTECNICOS

CAPITULO 2 DISEO DEL METRO EN CAJON

A INTRODUCCION 8 DISEO GEOTECNICO C RECOMENDACIONES GEOTECNICAS O SUPERVISION GEOTECNICA E_ INSTRUMENT ACION DE CAMPO

\ ~. .

INDICE DEL VOLUMEN 1

PRESENTACJON . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . ... ... ....... .. ....... . ...... 1 ESTRUCTURA DEL MANUAL . .. . ...... . . .. ... . ..... ... ...... . .... . . .. .. 2

CAPITULO 1 ESTUDIOS GEOTECNICOS

A INTRODUCCJON ...... ..... ...... .. . .... ... . .. . ... . .............. 3

B ANTECEDENTES GEOLOGICOS

1. CARACTERISTICAS GEOLOGICAS Y GEOTECNICAS . .. ..... ... .......... . 5

1. 1 GENERALIDADES ........ .. . ...... . . .... .. . . .... . .. . .... .. ... . ..... 5 1 . 1 . 1 Marco geolgico general .......... ... .. . . .... ......... . . .. ......... 5 1. 1 . 2 Marco paleoclimtico ..... . .. ....... .. ..... .. . ......... . ......... . 6 1. 1 .3 Marco vulcanolgico ....... . . . ..... . ...... . .. . ... . . .... . ....... .. . 7 1. 1 . 4 Estratigrafa general .............. .. ........... ...... .. . . .. . . ..... 8

1 . 2 DEPOSITOS DEL LAGO 1 . 2 . 1 Proceso de formacin de los suelos ..... .. .. . ............. ..... . ... .... 9 1 . 2. 2 Evolucin de las propiedades mecnicas ...................... .... .... . . 1 O 1 . 2 . 3 Caractersticas estratigrficas ........ . ... ......... . ... .. ...... . . . .. 1 2

1.3 DEPOSITOS DE TRANSICION 1.3.1 Caractersticas generales ... .. .... . .. ... .. . . . .. . . . . . .......... .. ... 14 1. 3 . 2 Condicin interestratificada del poniente ....... .. .. .. ................. . . 1 4 1 . 3 . 3 Condicin abrupta cercana a los cerros .. . .. . . ... . . . .... . . ... . .. ........ 1 4

1 . 4 DEPOSITOS DE LAS LOMAS 1 . 4 . 1 Caractersticas generales .................... ............. . .. .. . ... 1 5 1 .4 . 2 Zona pon1ente ........ . .. ..... . . . . . . . .. ... .. . ..... ...... ....... 1 5 1.4 .3 Zona norte ........... ...... ..... . ........ ...... .. ............ 16

2. ZONIFICACION GEOTECNICA ...... . . .... . .... .. .... ......... . ...... 17

, ... '

[L 2 .1 ZONA DEL LAGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... 17

2. 1 . 1 Lago Virgen ....... . ... ..... . ... .. . .... . ...... .. . .... . . .. .. ... 1 8 2. 1 .2LagoCen tro l . . ... . . .... . .... . ........................ . . . .. . ... 18 2. 1 .3 Lago Centro 11 ........ . .. ... .. . . ... . .. . .. ....... .. . ... .. .. .. .. . 18

11

2 . 2 ZONA DE TRANSICION 2 . 2 . 1 lnterestra!lflcada del poniente .......... . ....... ..... ............ .... 18 2. 2 . 2 Abrupta cerca na a los cerros . . . . . . . ... . ..... .. .... .... . . . . . . ... ... 20

2 .3 ZONA DE LOMAS ........... . ....... . .... . .... . ........... . . . ..... 21

3 REFERENCIAS . .. .. ... .............. ... . ... . ... . ..... . .. . ... .. . .. 23

C EXPLORACION GEOTECNICA

FEG-0 1 RECONOCIMIENTO GEOLOGICO ... . .. .. .. .. ....... . ... ... .... .. 25 FEG-02 METODO GEOFISICO DE REFRACCION SISMICA .................... 26 FEG-03 METODO GEOFISICO DE RESISTIVIDAD ELECTRICA ... .. .. . . .. . ..... 29 FEG-04 POZO A CIELO ABIERTO . . . .................... . .. .. ...... ... 33 FEG-05 PRUEBA DE CONO ELECTRICO ... . ........ .............. .... ... 35 FEG-06 PRUEBA DE CONO MECANICO ........ . ... ... ......... .. . . ..... 40 FEG-07 PRUEBA DE PENETRACION ESTANDAR . . . .. . . . . .. ... . . ... ... . . . . 44 FEG-08 TECNICAS DE PERFORACION .......... ... . ............ . ... ... . 52 FEG-09 DETECCION DE CAVERNAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 59 FEG-1 O BROCAS PARA PERFORACION DE SUELOS ... . .... . .... ......... .. 60

O ANTECEDENTES GEOTECNICOS

FAG-01 MUESTREO CON TUBO DE PARED DELGADA .. . ......... ... .. . ... . 6 9 FAG-02 MUESTREO CON TUBO DENTADO . . .... . .. . . .. ... ... . .......... 71 FAG-03 MUESTREO CON BARRIL DENISON . ................ . ........... 73 FAG-04 CONTROL Y PROTECCION DE LAS MUESTRAS

INALTERADAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. .. ... . ....... . ... . 76 FAG-05 CONTENIDO DE AGUA .... . ... . . ..... ... . .......... .... . ... . . 79 FAG-06 LIMITE LIQUIDO ....... .... .. .. ......... . ...... . ........ . . . . 81 FAG-07 LIMITE PLASTICO . .. ... . .... . . . .. ...... . . . .. . . . . .......... .. 84 FAG-08 PRUEBA DE TORCOMETRO ...... . . ....... . ... .. . .. .... . ....... 85 FAG-09 PRUEBAS DE RESISTENCIA AL CORTE UU .. ... . . ... . . . .. .. ...... . 87 FAG-1 O PRUEBAS DE RESISTE1NCIA AL CORTE CU .............. .. .... . ... 91 FAG-11 PRUEBA DE COMPRESIBILIDAD .......... . .. . . .. .. .. ... . .... . .. 94 FAG-1 2 PRUEBAS DE EXPANSIVIDAD .... ... ..... .. .. .. .... . . .. .. .. .... 99 FAG-1 3 PRESENTACION DE LA INFORMACION GEOTECNICA

(ZONA DEL LAGO) ........... ..... ........... . ... . ....... 101 FAG-1 4 SONDEOS DE CORRELACION .... : ..... ............ . .......... 104

CAPITULO 2 DISEO DEL METRO EN CAJON

A INTRODUCCION

B DISEO GEOTECNICO

FDG-0 1 SOLUCIONES ESTRUCTURALES FACTIBLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 FDG-02 INFORMACION GEOTECNICA DISPONIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 FDG-03 EMPUJES HORIZON-;"ALES, ZONAS DEL LAGO Y TRANSICION .. ..... 11 5 FDG-04 EMPUJES HORIZONTALeS, ZONA DE LOMAS . . . . . . . . . . . . . . ..... 116 L

L_

111

FDG-05 ESTABI LI DAD DE LA EXCAVACION, ZONAS DEL LAGO Y DE TRANSICION 1 1 8

FDG-06 ESTABILIDAD DE LA EXCAVACION, ZONA DE LOMAS . . . . . . . 123 FDG-07 ANALISIS DE LA SOBRECOMPENSACION Y FLOTACION ..... . . .. 1 26 FDG-08 ANALISIS DE EXPANSIONES Y ASENTAMIENTOS, ZONA DEL LAGO Y

TRANSICION . . . . . . . . . . . . . ..... 127 FDG-09 RECOMENDACIONES PARA EL SISTEMA DE BOMBEO POR GRAVEDAD . 131 FDG-1 O ESTABILIZACION DE EXCAVACIONES CON ABATIMIENTO

ELECTROSMOTICO . . . . . . . . . . .. . . . ..... ... .... .... 132 FDG-11 PROGRAMA DE INS TRUMENTACION . . . . . ...... ....... 135

C RECOMENDACIONES GEOTECNICAS

1 . ANTECEDENTES . . . . . . . . . . .

2 . ZONA DEL LAGO

2. 1 EXPLORACION GEOTECNICA 2 . 1 . 1 Campaa de exploracin . . 2 . 1. 2 Condiciones estrat igrficas .. : .

2 . 2 DISEO GEOTECNICO PRELIMINAR

. . . ' .... .... ' .... . ..... .. 139

. ... .. . ... ' ' ' ' ' ... ' ............ 139 . ..... . .... ... ....... . . ... . . 139

2. 2 . 1 Definicin del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 2 . 2. 2 Soluciones factibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1

2.3 INFORMACION GEOTECNICA DE DETALLE 2. 3. 1 Instrumentacin de exploracin . . . . . ... . ... . . ... .. . .......... . .. .. 1 4 1 2.3 .2 Muestreo inalterado .. .... ............ ....... ... ..... . ...... ... . 14 1 2. 3 . 3 . Pruebas de laboratorio ...... ........ .......... . ... . .. . ...... . ... 1 4 1

2.4 DISEO GEOTECNICO DEFINITIVO 2 . 4 . 1 Perfi les y cortes geotcnicos ............. ......... . .... .... ........ 1 4 2 2 .4 .2 Empujes horizontales . . . . . . . . . . . . . . . .. ... .............. .. ... .. . 142 2. 4. 3 Estabilidad de la excavacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 2 .4.4 Anlisis de la sobrecompensac1n y de flotacin ....... . ..... . . . ...... ... . 143 2 . 4 . 5 Anlisis de expansiones y asentamientos . . ................. ... ... . ... 1 44

2. 5 RECOMENDACIONES PARA CONSTRUCCION 2 .5 .1 Trabajos preliminares . . . . . . . . .............. . . . .. . . . . . ... .. . .. 144 2. 5. 2 lntrumentacin para control de la excavacin ............ . ........ . .... . . 1 44 2.5.3Abatimientodelnivel fre tico .......... . ... . . . .. . . ... . .. . . .... .. . 144 2. 5. 4 Procedimiento de excavacin . . . ........ .. . . . ... .. . . . . .. .. .. ... .. . 1 4 4 2. 5.5Rellenosy terraplenes. . . .. . . ... . . ........... . .. . .... . ... 144

2.6 COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA 2. 6 . 1 Instrumen tacin de compor tam1ento . . ... . . . .. . . . . .. . . ... ... . . . .. . . . 1 4 4 2 . 6. 2 Observaciones a corto plazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 2. 6 . 3 Observaciones a largo plazo .. ....... ..... . . ...... . ... . ........ ... . 1 4 5

IV

3 o ZONA DE TRANSICION

3 o 1 EXPLORACION GEOTECNICA 3 o 1 o 1 Campaa de exploracin o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 5 3 o 1 o 2 Condiciones estratigrficas o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 6

3 o 2 DISEO GEOTECNICO PRELIMINAR 3 o 2 o 1 Definicin del problema o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 6 302.2 Soluciones factibles o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 146

3 03 INFORMACION GEOTECNICA DE DETALLE 3030 1 Instrumentacin de explorain o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 46 3 . 3 o 2 Muestreo inalterado o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 6 3 o 3 o 3 Pruebas de laboratorio o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 6

3.4 DISEO GEOTECNICO DEFINITIVO 3 o 4 o 1 Perfil geotcnico o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 6 3 o 4 o 2 Empujes horizontales o o o o o o o o o o o o o o o o o o o0 o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7 3 o 4 o 3 Estabilidad de la excavacin o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7 3 o 4.4 Anl isis de la sobrecompensacin y de flotacin o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7 3 o 4 o 5 Anlisis de expansiones v asentamientos o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7

3 o 5 RECOMENDACIONES PARA CONSTRUCCION o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7 3 o 5o 1 Traba jos preliminares o o o o o o o o o o o o .. o o o . o o o . o o . o .. o . o o . o . o . o 1 4 7 3 o 5 o 2 Instrumentacin para control de la excavacin o o o o o o o o o . o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7 3 o 5 o 3 Abatimiento del nivel fretico o o o o .. . o o o .. o o o o .. o o . o . . o o o o o . o ... o 1 4 7 3 o 5.4 Procedimiento de excavacin o . o o o o o . o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 4 7

3 06 COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA 3 o 6 o 1 Instrumentacin de comportamiento o o . o o . o o . o o . o . .. o .. o o .. o o o . o .. o . o 1 4 7 3 . 6 o 2 Observaciones a corto y largo plazo o o o o o, o o o o o o . o o o o o o o o o o o o o o . o o o 1 4 8

4 o ZONA DE LOMAS

4 01 EXPLORACION GEOTECNICA 4 01 01 Campaa de exploracin o o o o . o o . o o . o o o o o o o o o o . o o . o . o . o o . . o . o 148 4.1.2 Condiciones estratigrficas o o o o o o . o . o o o .. o . o o .. o ... o . o o . o o . o o o o . o . o 148

4 02 DISEO GEOTECNICO PRELIMINAR 4 o 2. 1 Definicin del problema o .. o o o o o o o o o o o o o o o o o . o o . o o o o o . o o o o o o 1 4 8 4 o 2 o 2 Soluciones factibl8~ o o o . o o o o o . o .. o o o o o o o .. o o o o o o o . o o . o o o o . . o 1 4 8

4 03 INFORMACION GEOTECNICA DE DETALLE 4o3.1 Instrumentacin de exploracin . o .. o . o o .. o o o o o . o o . . o o o . . . . . o o o . 148 4 o3.2 Muestreo inalterado o o o o o o . . o .. ... o . o o o o o o o .. o o o o o . o o . o o . . o o . 148 4 03 03 Pruebas de laboratorio o o o o o o o o o o o o o . o o o o o o o o o o o o . o o o . o o o o o o o o o 148

4 04 DISEO GEOTECNICO DEFINITIVO 4 o 4 o 1 Perfil geotcnico o o o o o o o o o o o o o o o . o o . o o o o o o o o o o o o o o o . o o o o 1 4 9 4.4 o 2 Empujes horizontales o o o o o o . o . o o o .. o o . o .. o o . o o o o o o o . . o .. . o o o o 1 4 9 4.4.3 Estabilidad de la excavacin o . . o o . o .. o o o . o o o o o . o .. o o . o o . o o o o o o . o o .. 149 4 o 4 o 4 Anlisis de la sobrecompensacin y de flotacin o o . o . o o o o o . o o o o o o . o . o o . o 1 50

1 L

L_ ___ _

V

4 . 5 RECOMENDACIONES PARA CONSTRUCCION

4 . 6 COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA .

O SUPERVISION GEOTECNICA

1. TRABAJOS DE CAMPO

150 .

150

1 . 1 OBJETIVOS . . . . . . . . . .. _ . . _ ... ... _ .. . .. _ . . _ ... .. . __ . ... _ . 1 51

1 . 2 RECONOCIMIENTO GENERAL _ . _ ....... . .... _ ......... _ ....... 1 51

1 .3 PROGRAMA DE SONDEOS DE EXPLORACION . .. . ..... .. .. . .. ... . _ . _ ... _ . _ . 151

1 _ 4 TECNICAS DE EXPLORACION 1 . 4 _ 1 Mtodos geofsicos _ . 1 .4. 2 Cono elctrico .. _ . _ 1 . 4 . 3 Cono mecnico _ 1 . 4 . 4 Penetracin estndar 1 .4 . 5 C1iteno de seleccin

. . . ......... - .. - . . ..... - - .. . . - . - . . - - 1 51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... - .. - ... - . . .... . 1 51

. . . . . ..... .. ....... . . - ..... . . - . - - . - . 1 51

. - - . . . .... - . - .... - - . .... - .. . . - . - . ... 1 51

. - - . - . . . . - - - . - .. - .. . ......... - ....... 1 5 1

1 . 5 PROGRAMA DE SONDEOS CON MUESTREO INALTERADO . . . . .... ..... _ . .. _ . .. 1 51

1 . 6 TECNICAS DE MUESTREO INALTERADO 1. 6 . 1 Tubodepareddelgada ...... .... ____ . _ .. __ .. . .. _ . _ . . . . ... . _ ... 152 1.6.2 Tubo dentado . _ ................... . ... . .. . . .... .. ... _ .. .. __ .. 1 52 1 _ 6. 3 Barril Denison . __ .... _ _ ...... ... _ . . . _ .. . _ . _ . . __ _ _ _ .. _ .. _ _ ...... 1 52 1 . 6. 4 Muestras cbicas ..... . _ . , ...... .. .. . .. .. . _ .. _ .. . ... . .. . ....... 1 52 1. 6 .5 Criterio de seleccin . _ . __ _ ......... ........ .. . ............... ___ 152

1. 7 TECNICAS DE PERFORACION 1 . 7. 1 Lavado y percusin .. ........... __ . . ___ ............. __ ......... 1 52 1. 7 . 2 Cuchara de impacto . _ .. _ .. ... . ...... ............ ... ... . ...... _ . 1 52 1. 7.3Barrenaoademehelicoidad . _. _ ...... . _ ............... __ ..... _ .... 152 1 . 7 . 4 Posteadora-rimadora .... .... . . ... .... . ..... . . . .. . _ .......... ... 1 52 1.7 . 5Pozoacieloabierto _ ..... ___ . . ... ____ ...... __ ........... _. _ .. _ . 152 1.7 .6 Criterio de seleccin . . .. . ..... . _ . . : _ _ . . ... -. . .. ... _ .. . _ ...... . . _. 1 52

1 .8 PROGRAMA DE INSTRUMENTACION . . _ . . . _ ___ ..... _ ......... _ _ . . . . . . 152

1.9 INSTALACION Y OPERACION DE INSTRUMENTOS 1 . 9 .1 Piezmetros abiertos . . . . . . . . . ... . _ .. . . __ . . . ... . .. ....... _ . _ .... 1 52 1 . 9 . 2 Piezmetros neumticos . _ ... ___ . _ .. _ ....... .... ... __ .. _ .. . _ . _ . _ 1 52 1 . 9. 3 Referencias superficiales ....... .. . _ .. _ . . _ ..................... ... 1 53 1 . 9. 4 Bancos de n ivel profundos _ . _ .. ...... ... .. ...... __ . _ ............ - . 1 53 1 . 9 . 5 lnclinmetros . . . . ___ . _ ....... ....... . ....... . ..... - .. .. . . - . - - 1 53

1 . 1 O CONTROL DE LOS TRABAJOS DE CAMPO 1. 1 O. 1 Informacin complementana . .. . . . _ . ... _ _ ............. - . ....... _ . 1 54 1.10 .2Visitasdesupervisin .. _ .............. - ...... . .... - ... - ..... -. 154 1 .1 0 .3 Calidad del trabajo .. . .. . _ __ . . . . . . . . . . . . . - .. - . ... . - . . . . . .... . 155

VI

2. TRABAJOS DE LABORATORIO

2 .1 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . . .. . ...... . . ... . ......... 155

2. 2 REGIST~O DE CAMPO ... . .... . .... . .... . . .. .......... . ............ 1 55

2 .3 REVISION DE MUESTRAS ...... .. ........ . . .. ........ .. .. ... ........ 155

2.4 EXTRACCION Y SELECCION DE MUESTRAS ... . ........... . . . ............. 1 56

2 . 5 PROGRAMA DE PRUEBAS ........ . ..... . . . ...... . ....... . .......... 1 56

2.6 CONSERVACION DE MUESTRAS ...... . ........... . .. ....... . ......... 156

2 . 7 PRUEBAS INDICE .............. . . .. .... ....... ............ . ...... 1 57 2 . 7. 1 Clasificacin de suelos ... . . ........ ............ . .... . . . ......... 1 57 2 . 7. 2 Contenido natural de agua ............ .... . .. . ............. .. . .... 1 57 2 . 7 . 3 Lmites de consistencia ... ..... . . ... . ........ . .... ... ... ......... 1 57 2 . 7. 4 Pesos volumtros hmedo y seco .. . . .. . ... .. .. . ....... . . . .......... 1 57 2. 7. 5 Densidad de slidos .......... ........ . ....... . ... .. .. .. ..... . ... 1 57 2 . 7. 6 Porcentaje de finos ........ ............... . . ... .... ....... ... ... 1 57 2 .7. 7Torcmetro . . . .. . ............ .. ...... ..... .. ..... .......... . 157

2 . 8 PRUEBAS DE RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD 2 .8 .1 Comprensin simple . .... .. ... . .. . ............................. . 158 2 .8 . 2 Triaxial rpida IUUl ............................................. 158 2 .8 .3 Triaxial consolidada rpida ICUI . ... . ... . .. . .. . .. . ....... . .. . .. .... . . 1 59 2 .8 .4 Triaxial consolidada drenada ICDI .... .. . . .. . . ........ . . . . ...... . .. .. 159 2. 8 . 5 Consolidacin unidimensional ...................................... 1 59

2 .9 PRESENTACION DE RESULTADOS ......... . ... . ......... . ......... . .. . 160

3. PROCESO CONSTRUCTIVO

3 . 1 OBJETIVOS ......... ... ... .. .. . . ..... . . . ......... . ............. 160

3.2 SUPERVISION TECNICA .... . ..... . . . . . ....... . ... .. .. .. . .. . ........ 160

3. 3 PROGRAMA DE SUPER VIS ION TECNICA . .. ... .. .... . . ... .. ... ........ . .. . 1 61 3 . 3. 1 Reconocimiento de la lnea ..... .... .. .. ......... . ................. 1 61 3.3.21nstrumentacindecampo . .. .... .... . . .. . ............. ........... 161 3 .3 .3 Construccin de muros miln . ........ . . . . ... ................. .... 161 3 . 3 . 4 Control del nivel fretico ......... . . .. . . ..... ............... .. .... 1 61 3 . 3 . 5 Excavacin y apuntalamiento ..... .. . . . ... . . .... .. ... .. . ........... 1 61 3 .3 .6 Estabilizacin de taludes . . . . . . . . . . . . . . .... ... . ... . ... . ......... . 162 3 . 3 . 7 Estructuras afectables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2

3 .4 MODIFICACIONES A LOS PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION 3 . 4 . 1 Origen del problema . . . . . . . . . . . . ... ....... .... ... . .. ...... 1 6 2 3.4 . 2 Planos definitivos de construccin . . ... .......... . .............. 1 6 3

3 . 5 TRAMOS EXPERIMENTALES DE CONSTRUCCION 3 . 5 . 1 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ...... . ..... . ........ 1 6 3 3 . 5 . 2 Diseo y evaluacin de los experimentos . . . . . . . . .. ... . ................ 1 6 3

---~--

VIl

4. COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA

4 . 1 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............ 163

4 . 2 OBSERVACIONES A CORTO Y A LARGO PLAZO .. . . . .... . ... . . .............. 1 6 3

4 .3 RECOPILACION DE LA INFORMACION TECNICA . .... . . . ....... . ............ 1 6 4

4 .4 PLANTEAMIENTO DE NUEVAS ALTERNATIVAS . . . . . ..... . ...... . ... . ..... 1 6-4

E INSTRUMENTACION DE CAMPO

FIC-01 PIEZOMETRO ABIERTO EN PERFORACION PREVIA .. . . .. .. .. .. ...... 165 FIC-02 PIEZOMETRO ABIERTO HINCADO .. ... .. .. . .... . ... ...... . .. . . . 171 FIC-03 PIEZOMETRO NEUMATICO ... . .... . .. . ... .... ........... . .. . .. 174 FIC-04 TUBO DE OBSERVACION DEL NIVEL FREATICO . . .. . . . ....... . . . ... 176 FIC-05 REFERENCIAS SUPERFICIALES ....... . .. .. .. .. .......... . .... . . 1 77 FIC-06 BANCO DE NIVEL PROFUNDO ... . . . . . . .. ..... . ................ 18 1 FIC-07 CELDA HIDRAULICA DE CARGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... 183 FIC-08 INCLINOMETRO ............... . . . . . . ... . .......... ..... .. .. 185 FIC-09 BANCO DE NIVEL FLOTANTE . . .. . . . . .. . .. . .............. .. . . .. 189

::

n g V

L. p. P ci e r d E b .o y ca m a le de (r

PRESENT ACION

En el diseo y construccin de l as lneas del Hetro intervienen especialistas de diversos campos de la ingeniera civil , cuya interac-cin ha generado la necesidad de di sponer de un f'lanuaf de D..Ueo (jeot.cni co que: a ) fa-ci l ite la identificacin de los problemas del subsuelo , b) cont enga una met odologa de di-seo geotcnico , racional y sencilla, e ) nor-me e l alcance de l a s e t apas del diseo . geo-tcnico, d) logre la uniformidad de crite-rios , tc.nicas e instrumentos y e ) descr iba la informacin bsica, que los ingenieros civiles no especialistas en geotecnia pudie-ran requerir.

con el propsito de alcanzar estos objetivos se ha diseado el presente Manual, e n el q ue , entre otros aspectos , se describe la aplica-cin de los conceptos y tcnicas que han de-mostrado mayor confiabilidad para e l diseo y construccin de lneas del Metro , tanto terminadas como en construccin . El captu lo de recomendaciones precisa l as obligaciones que debern satisfacer los estudios geotcni-cos; por su parte , en el captulo de supervi -sin geotcnica se indica cmo realizar los diferentes aspectos de esta actividad .

El Manual incluye un captulo de antecedentes geolg i cos , enfocado a describi r de manera actua l izada la zoni/.icaci6n del. hu8.huel.o d ef. va{C e de 1'/ x: ico , con base e n la interpreta-cin ms reciente de su geologa; con esta informacin se puede e ntender c l aramente e 1 orden preciso de l a secuencia estratigrfica de los depsitos lacustr es de l a llamada

z ~ na d eC {u go , a s como advert i r que las ~t na de l~a n 4 ici 6 n tambin cump l e n regional-mente con cierto orden estratigrfico , an insuficientemente incanprendido y que slo podr aclararse d e spus de un esfuerzo tcnico, como e l realizado por Marsal y Mazar (ref 1) para los suelos del lago . En cuanto a l a zona d e Coma , se describe con detal l e la naturaleza de los depsitos por los fenme nos geolgicos que han actuado en esa parte del valle .

La metodolog a que se propone en este Manual para la exploracin de l os suelos, as como para la determinacin de sus propiedades me-cnicas , se debe a Terzaghi (ref 2 ); consiste en conocer primero la geolog a del sitio , despus su estratigrafa en d eta l le y con base en el l o proponer e l programa de muestreo Y pruebas de laboratorio mediante las tcni-cas ms adecuadas a esos suelos ; de esta for-ma se intenta evitar lo que Terzaghi llama los /.alaf.e h mal.oh juicioh de las condiciones del subsuelo, y que divide e n tres categoras (ref 3 ) :

--b, ____ _

1. Influencia de la al teracin de las mues-tras en los resultados de labo ratorio, as como las diferencias significativas .entre las condiciones de las pruebas de labora-torio y las solicitaciones que se le impo -nen a l suelo .

2 . Incapacidad para reconocer o juzgar con-fiab l emente las condiciones ms desfavora-bles del subsuelo , compatibles con la in -formacin de campo .

3. Comun icacin inadecuada entre los grupos de diseo y de construccin ; esta si tua -cin fcilmente conduce a e rrores provoca-dos por divergenci as en las condici o nes inferidas del subsuelo y en l os proced i-mientos de construccin especificados.

Aplicando esta metodologa se demuestra q ue la hipt esis de que ya con ocemo h hu/.icienle -menle ef. hu8.huef.o de f.a Ciudad d e f'lx: ico es falsa; ms an , lleva a admi tir que los nota-b l es h undimientos regionales provocados por e l bombeo profundo y los rellenos superficia-les implican una evolucin constante de las propiedades mecnicas de los suel os . Las lneas del Metro debern disearse y cons -truirse para adaptarse a este complejo proce -so evolutivo de las propiedades de los sue-l os que adiciona l mente es variable a lo l argo de una cierta lnea del Metro .

La utilidad de este Manua l nicamente podr mantenerse si se actualiza peridicamente , aprovechando la experiencia que se adquiera durante el proceso de construccin de las nuevas lneas de l ~letra, sobre todo si se evalan con rigor los tramos experimentales donde se aplicaron distintos procedimientos cons tructivos, calificando cu idadosamente la confiabilidad de los es tudios geotcnicos rea l izados con tcnicas adecuadas de campo y laboratorio .

Las modificaciones q ue se le haga n a este Manual fcilmente podrn ser integradas , ya que su formato ha sido diseado para permitir esa necesaria evolucin tcnica .

REFERENCI AS

1 . ~larsal, R J y Mazari, !>1 ., "{_f. huO.. hu e flo de f.a Ciudad de f'lx: i co*, Instituto de Inge-niera, UNAM (1959).

2 . Bjerrum, L, *Some noie h on 7e~zaghi'h melhod o/. wo~king*, en From theory to practice in soil mechanics, John Wiley and Sons , Nueva York ( 1960) .

3 . Te r zaghi , K y Peck , R 8 1 "Soif. mechanich in enginee~ing p~aciice* , John Wiley and Sons, Nueva York (1 967) .

2

ESTRUCTURA DEL MANUAL

l. GENERALIDADES

El Manual de Diseo Geotcnico es una recopi-lacin de informacin tcnica que facilitar la labor de los ingenieros proyectistas y constructores de las lineas del Metro; su contenido no constituye un conjunto de espe-cificaciones, por lo que debe utilizarse solo co1o ayuda de diseo y construccin.

Lof capitules principales que cubre este Ma-nual en sus 4 volmenes son:

1 ESTUDIOS GEOTECNICOS 2 DISE~O DEL METRO EN CAJON 3 DISE~O DEL METRO EN TUNEL 4 DISE~O DEL l>tETRO ELEVADO 5 PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCC ION

2 . ESTUDIOS GEOTECNICOS

Este capitulo se inicia con una breve des-c ripcin de las caracteristicas geolgi cas y geotcnicas del s ubsuelo de la ciudad de M-xico; contina con la descripcin de las tc-nicas de exploracin previa, muestreo inalte-rado y pruebas de laboratorio, en forma de fichas tcnicas que facilitan su consulta . En cuanto a la programacin de las campaas de exploracin, se encuentran en los capitules correspondientes al diseo del Metro en ca-jn, en tnel y elevado . 3. DISE~O DEL t-1t:TRO

En tres capitules independientes se describen l os criterios de diseo de las alternativas estructurales de las lineas del Metro (cajn,

tn~l y elevado); cada capitulo integra pro-cedimientos detallados de diseo, de metodo-logias de clculo , ayudas de diseo y reco-mendaciones para definir la instrumentacir de campo . Esta informacin se presenta er descripciones convencionales y en fichas tc-nicas .

4. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRU~CION

En este capitulo se detallan los procedimien-tos constructivos geotcnicos de las lineas

del Metro, particularmente de excavaciones a cielo abierto, tneles e hincado de pilotes.

muros miln, excavacin de

5 . FICHAS TECNICAS

Se ha adoptado esta forma de redaccin en la oresentacin de temas que permiten precisar con detalle l os requisitos minimos para apli-car una tcnica de campo, de laboratorio, o efectuar el anlisis y diseo geotcnico.

Las fichas contienen la s i guiente in~ormacin:

a) Para los trabajos de campo, laboratorio e instrumentacin:

Objetivo Equipo necesario

- Operacin del equipo - Resultados obtenidos - Interpretacin de resultados

Comentarios - Referencias

b) Para el anlisis y diseo geotcnico - Objetivo - Hiptesis de clculo - Procedimientos de clculo (incluyen ayu-

das de diseo) - Presentacin de resultados

Comentarios - Referencias

En ambos casos se incluyen ejemplos que se ilustran los formatos para la tacin de resultados.

en los presen-

Las f ichas se identifican con tres letras y dos d

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CAPITULO 1

.ESTUDIOS GEOTECNICOS. A INTRODUCCION 8 ANTECEDENTES GEQLOGICOS C EXPLORACION GEOTECNICA. . O ANTECEDENTES GEdTECNICOS

. . .

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3

----------

A: INTRODUCCION

l. ANTECEDENTES GEOLOGICOS

Esta parte est constituida por lo s iguientes dos temas:

a) CMac:.te.Jtb...c.M ge.olg.i..c.a.~ tj ge.ot.c.n.i..c.M del. Va.Ue. de. M.x.i..c.o , haciendo nfasis en los procesos de formacin de los suelos.

b) zo,6.ic.au6n ge.ot.c.n

..

8: ANTECEDENTES GEOLOGICOS DESCRIPCION DE LA GEOLOGIA DE LA CUENCA

Y ZONIFICACION DEL SUBSUELO

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8: ANTECEDENTES GEOLOGICOS

1. CARACTERISTICAS GEOLOGICAS Y GEOTECNICAS

La informacin estratigrfica del subs~elo de la Ciudad de Mxico que aqu se presenta est fundamentada en todas las publicaciones disponibles sobre ese tema y en la rlerivada de los estudios geotcnicos que se han reali-zado para las distintas lneas del Metro.

En la zonificacin del subsuelo se observa cmo se ha podido precisar la compleja estra-tigrafa de la zona poniente de la Ciudad gracias a los sondeos y experiencia de cons -truccin de la Lnea-7. En cuanto a las zonas del lago y transicin, la exploracin del subsuelo con el cono elctrico y muestreo inalterado selectivo ha permitido la defini-cin de perfiles estratigrficC?s ms preci-sos , demostrando con ello que esta metodolo-ga de exploracin es una tcnica muy efi -ciente y economa para los estudios del sub-suelo de esas zonas.

:'n relacin con las propiedades mecnicas de los suelos, particularmente en las zonas del lago y transicin, ocurre una constante evo-lucin, observndose una disminucin de la compresibilidad y un aumento de la resisten-cia al corte, fenmenos que ocurren en pocos aos y cn en meses a consecuencia de : a) el bombeo profundo para el abastecimiento de agua potable , b) el efecto de sobrecarga de antiguos rellenos superficiales, e) el peso de las estructuras, y d) el abatimiento del nivel fretico por bombeo superficial para la construc cin de cimentaciones y manteni-miento de stanos . Todo sto hace que la informacin previa sobre las propiedades

Roe g/

mecan1cas de los s uelos nicamente deba to-marse como una gua , y que siempre ser nece -sario actualizar el conocimiento del subsue l o mediante estudios geotcnicos confiables.

El conocimiento del subsue l o de la Ciudad de !lxico evolucionar slo si se mejoran l as tcnicas de campo , de laboratorio y de ins-trumentacin ; por tanto , los aspectos que por su importancia deben desarro l larse a corto plazo son: a) definir la estratigrafa y pro-piedades mecnicas de la costra superficial, b) mejorar la tcnica del cono elctrico , e) reducir el remoldeo y fisu r acin de las muestras inalteradas de suelos blandos, d) muestrear en seco los suelos de bajo conteni-do de agua, y e) disminuir el costo de la instrumentacin del campo .

1 . 1 GENERALIDADES

Para comprender la naturaleza geolgica de los depsitos sobre l os que se edifica la Ciudad de Mxico , es necesario considerar los siguientes tres marcos de referencia : el geo-lgico general , el paleoclimtico y el vulca-nolgico. 1 . 1 . 1 Marco geolgico general La cuenca de Mxico asemeja una enorme presa azolvada: la cortina , si t uada en el sur est representada por los basal tos de la sierra del Chichinautzin , mientras que los rellenos del vaso estn constituidos en su parte supe-rior por arcillas lacustres y en su parte inferior por elsticos derivados de la accin de ros , arroyos , glaciares y volcanes (figB- 1) . El conjunto de rellenos contiene

Q) Arcillas lacustres Dep.itos elsticos @ Sierro del Chichinoutzin

FIG 81 . ESQUEMA GEOLOGICO GENERAL DEL VALLE DE MEXICO

adems capas de cenizas y estr,at_os de pmez producto de las erupci~nes volca n1cas_ me~ores y mayores durante e l ultimo med1o m1llon de aos o sea en el Pleistoceno Superior, que es aproximadamente el lapso transcurrido a partir del inicio del cierre de la cuenca. Tambin se reconocen en el citado relleno numerosos suelos , producto de la meteoriza-cin de los depsitos volcnicos, fluviales, aluviales y glaciales; estos suelos, hoy transformados en paleosuelos o tobas, llevan el sello del clima en el que fueron formados, siendo a veces amarillos, producto de ambien-tes fros, y otras veces cafs y hasta roji-zos, producto de ambientes moderados a sub-tropicales.

Sobre este complejo relleno ha crecido la Ciudad de Mxico. Desde la fundacin de Tenochti tln, har 600 aos, los pobladores del lugar han tenido que enfrentarse a las caractersticas difciles del relleno;/ hacia la mi tad de este siglo, sus edificios y obras se fueron desplantando sobre los rellenos correspondientes a l borde de la planicie, compuestos de sedimentos transicionales (figs B-2 y B-3), y en lo que va de la segunda mitad je la centuria, la urbe se ha extendido an 11s, rebasando los lmites de la planicie y subiendo a los extensos flancos occidentales je la cuenca, espacio cubierto por los abani-::os volcnicos de la sierra de las Cruces, ::onocido como Las Lomas . Sus depsitos els-t icos difieren en mucho de los depsitos

~rcillosos superficiales del centro de la ::uenca.

Depsitos frot~slclonolu L omos

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~Arcillas lacustres del Holoceno 0::1 Suelos neoroallmo-orcillosoa

~del Plelatoceno, mdx 5 m .. --:J Formacin Taranoo

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FIG B2. ESQUEMA GEOLOGICO GENERAL OE LA TRANSICION LOMAS-PLANICIE DE UN "DELTA" ALUVIAL

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FIG B3. ESQUEMA GEOLOGICO GENERAL DE LA TRANSICION L0~1AS-PLANICI E FUERA DE UN "DELTA" ALUVIAL

6

1.1 . 2 Marco paleoclimtico

El c lima uniformemente clido y a menudo de-srtico del Plioceno, en l as latitudes de la Meseta Central Mexicana, cedi a climas cam-biantes y extremosos del Pleistoceno. Las causas de esta mutacin, que a fect a toda la Tierra hace dos millones de aos, an se desconocen.

Principi el cambio con ligeras oscilaciones de perodos calurosos a fros , los que se fueron acentuando hasta hace un milln de aos ( f ig B-4), cuando se inici una primera gran glaciacin (Nebraska), con una duracin aproximada de 100 000 aos. Sigui un lapso de clima caluroso, el cual cedi renovadamen-te a un segundo perodo de glaciacin prolon-gada (Kansas). Entonces se produjo un lapso extenso de c-lima caliente de unos 200 000 aos. Este intervalo se denomina en Norteamrica el Ya~moulh o el 9~an Inte~glacJ..al ; imper hace 400 000 a 600 ) 0 0 aos en todo el orbe.

oos ontes de hoy 104 Holoceno - Reciente

80-IOxld 4a Glaciacidn :

IOQ-SOxlcr 3er

Wisconsin 3 Avances

Interglacial Sangamon

300-IOOxld 3a Glaciacin : Illinois 2 Avances

400-600xlcr 2o Gran Interglacial: Yarmouth

? 2a Glaciacin : Kansas

? ler I nterglaciol :

la Glaciacin: Nebraska

FIG B4. PERIODOS GLACIALES E INTERGLACIALES

Sigui un tercer perodo glacial (Illinois), para el cual se han podido determinar dos avances separados por un periodo con clima moderado. Esta tercera glaciacin termin al desarrollarse d e nuevo un clima relativa-mente cl ido a lo largo de 100 000 a 80 0 0 0 aos; se le conoce como el 7 e~ce , In t e ty l.acJ..aP. o Sangam on en Norteamrica. De nuevo se fue enfriando el clima, imponindose la cuarta glaciacin (Wisconsin), caracteri-zada por tres oscilaciones y dos estadiales de clima moderado; termin hace 1 O 000 ?.os aproximadamente. Es entonces que principi el Ho P. o ceno o Reciente, perono climtico mo-

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tendiendo a caliente , u s ea el

De lo anterior se deriva que la cuenc a de ~lxico , desde su c ierre en e l su r por los basaltos de la siPrra del Chichinautzin , ha pasado por dos pe rodos de glaciacin , el l{Cin t i -1 y el , >e' n \ 11! y dos interglaciales , el !/a :mc,u t 1 y el Sunqumc n , tal como se des-cribe en la fig B-4 .

Investigaciones recientes (ref 1) han permi-tido comprobar en el espacio de Las Lomas , depsitos formad os por glac iales perte nec ien-tes al It.f.i.n o i ,-, . Debajo de las cutcna 1 azu-Ce,-, , de Santa Fe, especialmente en la mina Totolapa , se descubrieron restos inconfundi-bles de depsitos morrnicos , adems de su-perficies pulidas en roca atribuibles exclu -sivamente a la accin glacial , en pequeos domos formados en el Pleistoceno Med io . Es-tos indicios de glaciacin son anteriores a 170 000 aos ( 1/!.t.inoi\ ln.Le~i o~ ). An ms, arriba de las mismas a ~en a 1 azu (e 1 hay otras morrenas ms jvenes que se asignan al avance del lll!.in o id Supe~icz .

Las profundas barrancas de la ~lagdalena, de Santa Rosa y de la Caada, caracterizadas por su secc in clsica en U, s e han podido iden-tificar como productos de erosin glacial. Representan estas tres barrancas avances del ll linci1 7u~d l o , pues sus depsitos morrnicos y los pulimentos y es tr as en sus pa r edes aparecen cubie rtos localmente por suelos ro-jizos a r c i llosos , atribu idos al 7e~ce~ Intez -gfac i at o sea el Sa ngamon . Hay que sealar que todas las manifestaciones glaciales descritas sobreyacen a secuencias de suelos rojos del tipo Interglac i al o sea el !/a ~mouth . Este horizonte indicador paleo-c limtico define los f enmenos de origen gla -cia l como pertenecientes a la Tercera Glacia-cin .

Uno de l os productos tpicos acampanado de la existencia de glaciares son los sue l os el i cos . Las llamadas brisas de l valle y montaa que se desarrollan hoy en da en la cuenca, deben haberse acentuado extr aord ina-riamente durante los climas glaciales, trans-formndose en vendavales. Es casi seguro que estos fuertes vientos acarreaban importantes volmenes de partcul as finas de polvo volc -nico alter ado a l Valle . Al precipitarse este polvo llamado loess en el Lago, se hidrataba fcilmente creando las conocidas arcillas lacustres del valle; con este mecanismo se inte rpreta hoy que las arcillas son producto principal de la alteracin f sico-qumica de l oess glacial .

1.1 . 3 Marco vulcanolgico Todo material contenido en l os depsitos d e l a cuenca del Valle de !>lxico es directa o indirectamente de origen volcnico .

De origen volcnico directo son , por ejemplo , las l avas de los domos pliocnicos del cerro de Chapul t epec y del cerro de l Tepeyac . Lo

7

son tambtn la ~, lavas , brec~a s, te zont les y cenizas de l Penan del Marques , as como las de la sierra de Santa Ca tari na , con su hi l e ra de conos escorec eos j uve ni les rodeados de lavas Y las coladas recientes del Pedregal de Sa n Angel originadas en el Xi tle . Los produc tos de estos derrames volcnicos meno -res no com~iten en variedad y vol umen con 10 s d7 un volean grande, como lo es el cerro San M;g';lel , que se eleva al SW de la Ciudad de

~IE;xll;:o . Este complejo volc n con ca l deras mu lt1 ples, estuvo activo desde finales del Plioceno hasta h ar algo m s de 1 00 000 aos habiendo producido en un lapso de dos a tre~ ~iliones de ao~ erupci?nes puT ticas de gran volumen y energ1a , var1os ki l ometros c uadra-dos de lavas , adems de extensos lahares ca-lientes y fros, avalanchas ardientes y otros numerosos tipos de piroclsticos , que han contr i buido a los extensos abanicos volcni -cos que s e conocen como Zona de Lomas.

Entre sus erupciones m s espectacula res , ocu -rridas en el Pleistoceno Superior, destacan l as conocidas arenas azules que irrumpieron al formarse la caldera del cerro San t-liguel har 170 000 aos , es decir, a mediados de la Tercera Glaciac i n. Al precipitarse los piroclsticos sobre las s uperficies glaciales en las cumbres del vol cn , el va por producido gener lahares calientes que descendieron con velocidades extraordinarias, avanzando has ta distancias de 20 km del crte r, para termina r en l as barrancas de Tarango, Tacuba-ya y San Angel .

As como se produ j eron laha r es calien t e s hubo ~ambin ocasiones en las que en el curso de l a actividad volcnica r esul ta ron lahares fr os (corrientes de lodo) , arrastrando ex traordinarios bloques de roca en una matriz areno-lodosa . Ef ectivamen t e , super pues to a los depsitos de morrenas en Tacubaya y Tarango, se reconoce un pot e n te lahar cicl-peo que debe haber descendido de l a regin de Cuaj i malpa a finales del avance glaciar del lf. f. in o i -1 Inte~ i o ~ , antes de la e rupcin de l as arenas azules .

En el rengln de depsitos volcnicos indi-rectos se d eben menciona r l as acumulaci ones de polvo elico . La s regiones vol cnicas de por s abundan en detritos f inos derivados de ceni zas volcnicas . El v i ento levanta este pol vo y lo transporta a veces a grandes distancias; si el vie nto l os deposi t a en l adera s durante perodos de c l ima fro , se tra nsforma e n suelos inmaduros que con el transcurso d e l tiempo se convierten en tobas a marillas que tanto abundan en las Lomas . Sin embargo , si se depositan en un lago , como e n e l antiguo vaso de Texcoco , sus part culas s e hidratan transformndose en arcillas . Por otra parte , si s e asientan durante un nte r-g l acial, o sea cuando impera un cl ima relati -vamente ca liente , se producen suel os con coloides debido a la act i vidad fi tolgica ms intensa ; es tos s u e .\Os con e l tiempo se trans -forman en tobas r ojizas arcillosas . Los s uelos r o jos , r i cos en coloides , son caracte-rs ticos de l Sangamon .

Relacionados con los perodos g lac}ales , almente a finales de el l os , es tan los espec~ . d s hielos por los cuales crec~eron a rroyos

y e ros c~udalosos. Los deshielos generaron potentes depsi t os fluviales que se reconoce~ hoy en numerosos puntos de Las Lomas , as~ como a l pie de e llas en la transicin a la planicie central, formando abanicos a luvia -les .

1.1 . 4 Estratigrafa general ,.

a) Depsi tos d el lago Los depsitos de la planicie del Valle de Mxico son los que com~nmente se conocen como depsitos del lago . Hay que sealar que ello solamente es vlido y correcto para ciertos tiempos geolgicos con condi-ciones climticas que propiciaban la exis-tencia de un lago. En la cuenca cerrada poda existir un lago cuando las lluvias superaban a la evapo-transpiracin, el que desapareca c uando sta superaba a las lluvias. Obviamente, el factor que domi-naba di cho equilibrio era la temperatura ambien t a l: si el clima s e enfriaba , se formaba un lago si se calentaba, el lago disminua y hasta desapareca . Como consec uencia de lo anterior, se presentaron transgresiones y regresiones lacustr e s. El resultado prctico de e s ta alternancia fue la deposi tacin de arcil l a s o formacin de sue l os . El lago subs ista durante l as pocas de ca l o r (sequa) en la s partes centrales de l a cuenca , continuando aqu la deposi-tacin de arcillas (lacustres) en l as partes margina l es (transicin) ocurra lo contrario , donde e n t r e arci llas l acus-tres se intercalaban frecuentemente suelos secos .

Teniendo en mente los conceptos geolgi -cos , litolgicos y de temperatura expues-tos, es relativamente sencillo interpretar la secuencia de los llamados depsitos l acustres , a la luz de l os cambi os clim -ticos del ltimo medio milln de aos. En ese l apso , que corresponde al Pleisto-ceno Superior , se han desarrollado en el Hemisferio Norte dos glaciaciones (clima fro ) con t r es perodos intergl a-ciares (clima moderado a ca lie nte) . El clima de la cuenca d e Mx i co ha sido una funcin directa de dichos cambios , razn por la cua l se puede reconocer en la secuencia estratigrfica de los depsitos del lago las grandes variacio-nes c limt icas . Esta ci r custancia , com-binada con un anlisis minucioso de las erupciones vo l cnicas , de las cuales ha sido posible fechar algunas, ha llevado a u na geol.o gl.. a cl..i.mLi.ca de los depsitos del lago ( ref 1 ) . Adems se ha l ogrado establecer una correlacin estratigrfica de dichos depsitos con las secuencias volcnicas de l as Lomas al poniente de la ciudad .

zeevaert present en 1953 (ref 2) l a

8

primera interpretacin de la secuencia estratigrfica de los depsitos lacustres . Mooser ( ref 1 ) ha adicionado informacin reciente, fundamentalmente sobre la inter -pretacin de edades geolgicas y las correlaciones estratigrf i cas establecidas entre las Lomas y la p lanicie en es ta in terpretacin estratigrfica de la plani-cie ya no se habla de formaciones Tacuba-ya, Becerra y Tarango, ya que estas unidades litolgicas , con excepcin de la Ta rango, no se prolongan de las Lomas al relleno lacustre aluvial.

En l a fig s:..s se presenta en forma sinttica la interpretacin de la estratigrafa propuesta por Mooser . Ntese que las erupciones de arenas azules , ocur~idas hace 170 000 aos, representan lo que antes se defina como Formacin Tarango (re f 2).

b) Dep~ito de L~an~icin. Los depsi t os l a-cus tres del centro de la cuenca van cam-biando a medida que se acercan al pie de Las Lomas lo que ocurre es que entre l as arcillas lacustres van intercalndose capas de suelos limosos, c uerpos de arenas fluviales y, en ciertos casos, en l a desembocadura de arroyos y ros, impor-tantes depsitos de gravas y boleos. Obv i amente, las aportaciones fluviales de Las Lomas al gran vaso de sedimenta-

c~on, que es la plani cie , se depositan especialmente en el quiebre morfolgico Lomas-P l anicie (fig 8-6). El l ago central nunca fue profundo, de a h que los arroyos que bajaban por las barrancas y desembocaban en la planicie no l ograron formar deltas extensos que se introdujeran mucho a dicho lago. Los e l sticos fluviales y aluviales se acumu l aban consecuentemente Pn el q uiebre morfolg i co y se interestratificaban localmente con la serie arcillosa lacus-tre inferior, las aportaciones de los glaciares que bajaron en el Illin oi.~ I nte-

~i.o ~ hasta Ro Hondo, Virreyes , Tacubaya , Barranca de l Muerto y San Angel, deposi-tando morrenas con fuert es volmenes de elsticos y bolees , lograron formar acumulaciones aluviales extensas que parten del pie de Las Lomas y se adentran en l a planicie a luvial .

En la f ig B-6 se reproduce este hecho en el corte geolgico , que muestra l a estra-tigrafa de l a zona de transicin .

e ) D ep~ito~ de La~ Loma~ . En la secuenc i a estratigrfica de Las Lomas se identi-fi c an c~atro fenmenos geol gicos : - La erosin subsecuente de estos dep-

sitos, formndose profundas barrancas .

El depsito en las barrancas de morre -nas , y

- El rel leno parcial de esas con los productos r.l~sticos

barrancas de nuevas

9

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Coliche Pdmez t r ipartito Pmez can andesita Cenizo basdltica -Arcilla Suelo

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Arcilla Erupcion de pmez Arcilla

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deslaves de glaciares de I llinois Superior

Arcilla

Erupcin Arcilla Erup cin de arenas azules

y

deslaves de 1 Ilinois Inferior (arenas y gravas)

Serie lacustre superior: arcillas poco consolidados

- - _: O 000 aos - 1 1 O O O anos

-15 000 aos

----------80000 3.er lnterolaclaf : S A N GAMO N

- - ---- -- --100 000

Serie lacustre inferior : arcillas muy consolidados .

- 170 000 o1'1os

FIG 85. ESTRATIGRAFIA DE LA PLANICIE LACUSTRE, CIUDAD DE MEXICO

erupciones .

Las anteriores unidades quedan separadas unas de otras por suelos rojos, amarillos o ca f s segn el clima que rigi despus de su emplazamiento . En la fig B-7 se muestra esa estratigrafa, que se extiende sobre un intervalo que cubre el l timo medio milln de aos.

1.2 DEPOSITOS DEL LAGO

1 .2.1 Proceso de formacin de los suelos

Los suelos arcillosos blandos son la conse-cuencia del proceso de depsito y de altera-cin fisicoqumica de los materiales aluvia-l) les y de las cenizas volcnica!; en el ambien-

JL

te lacustre, donde exist an abundantes colonias de microrganismos y vegetacin acu-tica; el proceso sufri larga3 interrupciones durante los perodos de intensa sequa, en los que el nivel del lago baj y se formaron costras endurecida s por deshidratacin o por secado solar . Otras breves interrupciones fueron provocadas por violentas etapas de actividad volcnica, que cubrieron toda la cuenca con mantos de arenas baslticas o pumticas; eventualmente, en l os perodos de sequa ocurra tambin una erupcin volc -nica , formndose costras duras cubiertas por arenas volcnicas

El proceso descrito form una secuencia orde-nada de estra t os de arcilla blanda separados por lentes duros de limos y arcillas aren0 -

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Suelos del Holoceno 2 3 ) Suelos Intercalo do al bojar ellooo

/

4 Copo duro ( 3er. lnteroloclol - Sonoomon) 5 Gro vos y oren os del Illinols Superior 6 Erupcin de arenas azules 7 G rovos y arenas de fl no las da 1 Illinoie Inferior 8 Morrenas del Illlnois Inferior 9 Material morr4nlco redepoaltodo

10

P lan icie

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Cl)

FIG 86. ESTRAT IGRAFIA DE LA ZONA DE TRANSICION

sas , por las costras secas y por arenas basl ticas o pumticas producto de las emi-siones volcnicas . Los espesor es de l as cos -tras duras por desh i dratacin solar t ienen cambios g r aduales debido a l as condiciones topogr ficas de l fondo del l ago alcanzan su mayor espesor hacia l as orillas del vaso y pierden importancia y, an llegan a desapa-recer , al cen tro del mismo . Esto ltimo se obser va en el vaso del antiguo l ago Texcoco , mostrando que esta regi n del lago tuvo esca-sos y breves perodos de sequ a .

1.2.2 Evo l ucin de las propiedades mecnicas

a ) Consolidacin natural . El proceso de f or-macin de los suelos implic que se conso-lidaran bajo su propio peso, excepto en las costras duras , que se p reconsolidaron fuertemente por deshidra tacin o secado solar y que en s u parte inferior f o r maron una zona ligeramente preconsolidada . Con-siderando que l a masa de suelo predominan-t e era muy blanda y normalmente consoli -dada, la variacin de su resistencia a l corte con l a profundidad debi ser lineal y seguramente muy simi l ar e n cualqvier punto del lago . Es factible qu e en e l lago Texcoco , que prcticamente no s ufri etapas de sequa , y donde e l contenido salino de s u s aguas era ms alto , las ar -

- - ------ ---- - ------ - -

cillas fueran algo ms blandas y compren-s ibles que eP e l resto de la c uenca.

b) Consolidacin inducida . E! desarrollo uL -bano e n la zona lacustre de la cuenca de ~lxico ha ocasionado un complejo proceso de consolidacin , en e l que se distinguen los siguientes factores de i nf luencia:

- La co l ocacin de rellenos desde l a poca precortesiana , necesar i os para l a cons -truccin de viviendas y pirmides , as como para el d e sarrollo de zonas ag tco-l as .

- La apertura de tajos y tneles para el drenaj e de aguas pluviales y negras, que provoc el abatimiento del nivel freti-co , lo que a su vez increment el espe-sor de l a costra superficial y consolid l a pa rte superior de l a masa de arcilla.

- La extraccin de agua del s ubsuelo, que ha ven ido consolidando progre sivamente a las arcillas , desde l os estratos ms profundos a l os superficiales.

- La construccin de estructuras que ha propiciado e l reciente crecimiento urba-no .

laciocin Wiscons i n

lnter Glacial Sangomon

Glaciacin Il llnois Superior

Glocioclo'n Jlllnois rnterlor

E o l{)

Gro n lnterglaclal

Yar mou1h 500000 ai{os

antes de hoy

11

S u e los residuales r.ecienles

Morrenas Lo Marqueia m

Morrena& La Marquesa .U:

Morrenas Lo Marquesa!

Suelos residuales rojos Cuajimolpa _,_,_,_ -;:r;::;:~~:_--= Pmez

Suelos residuales rojos-amarillos Totolapa

Morrenas Totolapa Superior Erupciones del horizonte Pingo

Su e los residuales caf -amarillos

Arenas azules, erupcin hace 170 000 aos

Suelos residuales Lohares ciclpeos

Morrenas Totolapa In ferlor

Suelos residuales pumiticos amarillos

Erupcin de ar .. r. as blancos de andesita de hornablenda (hoce 430 aos)

Emisin del domo de Totolapa

Tobas pum(tlcas amarlllasysuelosrojos

} Tres grandes erupciones de pmez, suelos restduoles rojos

Flujos de plrocl6stlcos de la erupcl6n Coquito

FIG B7 . ESTRAT IGRAF IA DE LAS LOMAS

NFo 0 *r~~~m ,....--------, DI

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o 5 10 Res1stenc io de punto del cono electrice qc {kg/cm2 )

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30 Vidrio volcnico

o) Si t io liger amente preconsolidodo CS Costra superf icial PCS Suelo preconsolidodo superf iciol NC Suelo normalmente consolidado

b) RA SB SS

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10

Sitio preconsolidado Relleno o rt i f icial Suelo blondo Castro seco por secado

15

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4

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solar LO Lentes duros

FIG B9 . PERF ILES TIPO DE LOS SUELOS DE LA ZONA DEL LAGO, EN FUNCION DE LA RES ISTENC IA AL CORTE DETERMINADA CON CONO

En la fig B-9 se ilustran dos ejemplos de estos estratos , excepto los preconsolida-dos profundos , en dos si tios con diferente nivel de preconsolidacin . A continuacin se describen brevemen te las caracterf sti -cas de los estratos qu e integran esta serie arci llosa :

-Arcil l a preconsol idada s uperficia l (PCS ) . En este es trato superficial , las sobre-cargas y rellenos provocaron un proceso de conso l idacin que transform a los suelos normalmente consolidados, l ocali-zados por debajo de la costra superfi-cia l es , en arci llas preconsolidadas .

- Arcil l a normalmente consolidada (NC). Se localiza por deba jo de la profund idad hasta la que afectan las sobrecargas super f iciales y por arriba d e l os s uelos preconsolidados por e l bombeo profundo , abajo. mencionados . Es important e acla-rar que estos sue l os se han identificado como normalmente consolidados para las

sobrecargas actuales 1 porque a n estas arcil l as han sufrido un proceso de con-solidacin a partir de su condicin ini-cial .

-Arcil l a preconsolidada profunda (PCP). El bombeo para abastecer a Ja ciudad d e agua potabl e ha 9enerado un fenmeno de consolidac i n , mas significativo en las arci llas profundas que en las superf i-ciales.

- Lentes duros (LD ). Los estratos de arci lla estn interrumpidos por lentes duros que pueden ser costras de secad o sol ar , arena o vidrio ( pmez ) volcni-cos; ~stos lentes se utilizan como mar-cadores de l a estratigraff a .

e ) Capa dura . La capa dura es un d e psito he terogneo en el que predomina material limo arenoso con algo de arcilla y oca-s ionales gravas , tiene una cementacin muy variable su espesor es variable , desde

casi imperceptib~e en l a zona central del lago que no llego a s ecarse, has~a alcan-zar unos 5 m en l o que f ueron or1ll~s . del lago. Desde el punto de ~ista geo l og;c o , este estrato se desa rro llo e n el per1odo interglacial Sangamon .

d) serie arcillosa l a cu s tre i nferio r. Es una secuencia de estratos d e arcilla s e parados por lentes duros, en un arregl~ semejante al de la serie arc i llosa super1or; el es-pesor de este estrato e s de unos 1 5 m al centro del lago y prict i camente d esapa r e c e en unas orillas. La informacin disponi-ble de este estrato es muy reducida, como para intentar una descripcin mis comple-ta.

e) Depsitos profundos. Es una serie de a re -nas y gravas aluviales limosas, cemen t adas con arcillas duras y carbonatos de calc io, la parte superior de estos depsitos , de uno a 5 m, esti ms e ndurecida , a baj o de la cual se encuentran e strato s meno s ce-mentados y hasta arcillas preconsolidadas .

1 .3 DEPOSITOS DE TRANSICION

1 .3.1 Caractersticas generales

Los depsitos de transicin forman una fr a nja que divide los suelos lacustres de las sie-rras que rodean al valle y de los aparatos vol-cinicos que sobresalen en la zona del lago . Estos materiales de origen aluvial se clasi-fican de acuerdo al volumen de clisticos que fueron arrastrados por las corrientes hacia el lago y la frecuencia de los depsitos; as se generaron d o"> tipos de transiciones : interestratificada y abrupta ; ambas cond i cio-nes se describen a continuacin.

1 . 3 .2 Condicin interestratificada del po-niente

Esta condicin se presenta en los suelos que se originaron al pie de barrancas, donde se acumularon los acarreos fluviales que descen-dieron de las lomas a la planicie; estos depsitos tienen semejanza con deltas, sola-me nte que se extendieron hasta la arcilla del antiguo lago Texcoco, formindose intercala-c iones de arcillas lacustres con arenas y gravas de ro (figs B-2 y B-3). En el proce-so de formacin de los suelos, el ancho de la franj a de estos depsitos transicionales interestratificados vari segn el clima pre-valeciente en cada poca geolgica; as, cuando l o s glaciare s en las barrancas de Las Lomas se derritieron , a finales de la Tercera Glaciacin , los depsitos fluviales corres-pondientes (formados al pie de los abanicos volcnicos) resultaron mucho ms poten tes y extenso s que los originados a finales de la Cuarta Glaciacin , con mucho menor espesor de las cubiertas de hielo .

Consecuentemente, y generalizanco, puede hablarse de una zo n a de i 4an4ici{: inie4e4 -t 4a ti/i cada t ~ml iant e y an cha al pie de Las Lomas esta a, 0a contiene en sus partes mis profundas , debajo de la llamada Capa Dura,

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14

deps itos caticos gla ciales, lahricos y fl uv iog l a c i ales c arac t e rizados por enormes bloque s depositados en la boca de las barran-cas de San Angel , del Muerto, Mixcoac , Tacu-baya, Ta r a ngo y Ro Hondo (fig B-10). Por otra pa r te , los depsitos aluviales puede n ser recientes , y entonces sobreyacen a l os deps itos lacustres , como lo muestra la fig B-3; tal e s el caso de la cubierta de suelos negros , orgnicos , arenosos y limoarcillosos del Holoceno, que se extienden desde el pie de Las Lomas sobre 2 o 3 km, al oriente for-mando la s riberas del l ago histrico de los toltecas y mexicas . Otra zona de transicin inte restratificada ancha se extiende del valle de Cuautepec hacia el sur ( fig B-11).

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F!G BlO. TRANSIC!ON INTERESTRATIFICADA ANCHA

E:ZLJ Arcillo lacustre 1; ~ /' ~ 1 Basaltos y lopillis c=:=J Suelos aluviales

Cerro de lztopolopo

FIG Bl l. TRANS ICION INTERESTRATIFICADA ANGOSTA

1 .3.3 Condicin abrupta cercana a los cerros

Esta condicin se identifica en el contacto entre los rellenos de la cuenca y los cerros que sobresalen de ijicho relleno, a manera de islotes; en este caso , los depsitos fluvia-les al pie de los cerros son prcticamente nulos, lo cual origina que las arcillas lacustres estn en contacto con la roca (f ig

B-12) . Esta transicin abruota se prcsen t .l en el Pen de Los Baos , e l. Pen del ~\ .H qus , el cerro de la Estrella y el cerro el" 1_ Tepeyac ; la estratigrafa tpica de estas zonas est integrada ror la serie arcillosa lacustre, interrumpida por numerosos lentes duros, de los materiales erosionados de los cerros vecinos.

Pen del Marqus

~ Arcillo lacustre ;,_,~ 1 Basaltos y Japillls FIG 812 . TRANSICION ABRUPTA DE ISLOTE A DEPOS ITOS

LACUSTRES

Es interesante mencionar que en la cercana ~el Pen de los Baos se encuentran interca-laciones de lentes delgados de travertino silicificado , producto de l as emanaciones de aguas termales; lo anterior se ilustra con el sondeo de cono elctrico que se presenta en la fig B- 13 .

1.4 DEPOSITOS DE LAS LOMAS

1 . 4 . 1 Caractersticas genera les

La zona de Las Lomas est formada por las serranas que limitan a la cuenca al poniente y al norte , adems de los derrames de l Xitle a l SSE; en las sierras predominan tobas com-pactas de cementacin variable , depsitos de origen glacial y a luviones . Por su parte, en el Pedregal del Xitle , los basaltos sobre-yacen a las tobas y depsitos f luvioglaciales y glaciales ms antiguos .

1 .4.2 Zona poniente

a) Sierra de las Cruces Est constituida por los abanicos volcni-cos , caracterizndose superficialmente por la acumulacin de materiales piroclsticos durante su actividad explosiva (principa l-mente en el Plioceno Inferior) y que fue-ron retransportados por agua y hielo en pocas posteriores.

En la formacin de Las Lomas se observan los siguientes elementos litolgicos, pro-ducto de erupciones de grandes volcanes andesticos estratificados :

- Hottizonte~> nulometra erupciones cementadas kilmetros

de ceniza~> uofcnica~> de gra-var iable , producidos por

violentas que formaron tobas depositadas a decenas de

de distancia del crter .

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~ Terciario medio _," ~ Valles Qlacioles

FIG B14. GEOLOGIA DEL PEDREGAL XITLE

- Dep&hLoh /fuuogfacaleh, producto del arrastre del agua que se derrite y sale del glacial; se distinguen por su ligera estratificacin.

- Dep6hitoh /fuuafeh , correlacionables con la formacin elstica aluvial del relleno de la cuenca de Mxico.

- Suefoh, pro9ucto de la alteracin de lahares y cenizas, de color rojo y gris asociados a climas hmedos y ridos, respectivamente.

Por otra parte , los depsitos ms antiguos presentan fracturamiento y fal lamiento tectnico dirigidos principalmente al NE , direccin que mantiene la mayora de las barrancas de la zona.

b) Pedregal del Xitle Del cerro del Xitle descendi, hace unos 2000 aos, una extensa colada de lavas baslticas ; sus numerosos flujos cubrieron las lomas al pie del volcn Aj~sco y avan-zaron en sus frentes hasta la planicie lacustre entre Tlalpan y San Angel. Las lavas descendieron sepultando dos impor-tantes valles antiguos: uno en e l Sur, que se diriga anteriormente a las fuentes brotan tes de Tlalpan; otro en el Norte, el mayor, que se extenda entre el cerro Zacaltepetl y las lomas de Tarango. Este ltimo va lle contaba con dos cabeceras: una en los flancos o rientales de l cerro de la Palma y la otra en la barranca de La Magdalena Contreras ( fig B-1 4). A la zona cubierta por lava se le identificaba como los pedregales de: San Angel, San Francisco, Santa Ursula , Carrasco y Padierna.

Por otra parte, aebe haber existido otro importan te valle an ms al Sur , entre las fuentes brotantes de Tlalpan y la sierra de Xochitepec; este va lle tuvo su cabecera en Monte Alegre . Este afluente debe haber sido sepultado durante la erupcin del Ajusco , en el Cuaternario Superior. Muy anteriormente a la erupcin del Xitle, en el I fti n o i h (hace 200 000 aos) avanza-ron grandes cuerpos de hielo ; estos g la-ciares fluyeron de la barranca de La Mag-dalena Contreras hasta las LJartes bajas de la antigua planicie lacustre, acercn-dose a lo que hoy es San Angel.

Indicios de morrenas con mult i tud de blo-ques grandes se han encont rado en San Angel, as como en las Fu~ntes Brotantes; por consiguiente , debajo de las lavas del Pedregal de San Angel deben existir impor-tantes acumulaciones de morrenas y secuen-cias fluvioglaciales derivadas de su ero-sin . Por otra parte, tambin puede ase-gurarse que antes de que las lavas del Xitle cubrieran el sitio, este valle fue inundado por otras coladas lvicas; en el corte geolgicos de la fig B-15 se ilustra esquemticamente la estratigrafa descri -ta.

1 4. 3 7.ona norte

Esta regin corresponde a la sierra de Guada-lupe, se integra principalmente por rocas volcnicas dacticas y andes ticas, en forma de un conjunto de elevaciones dmicas . que se extienden desde el Tepeyac, en el SE de la sierra, hasta la zona de Barrientos, en e! NW. En su parte central, esta sierra esta afectada por su graben que se extiende al NNE, formando el valle de Cuautepec ; en el

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l . Aluvin 4 .Tobos, orenosydepsltol fluvlal81 2. Boaoltos Pedregal del Xltle 5. Acarreos fluvloglocialtl 3. Bosoltoa Chlchinoutzin 6. Formocl6n Taronoo

FIG 815. SECCION CHICH INAUTZIN-LOMAS CORTANDO El PEDREGAL DE SAN ANGEL

extremo septentrional de dicho graben y gen-ticamente ligado a l, se eleva un volcn, cuyas cumbres erosionadas const ituyen las porciones ms altas de la sierra de Guadalupe y se denomina el cerro Tres Padres.

El tectonismo que ha regido el vulcanismo de la sierra de Guadalupe se remonta al Mioceno Medio; consiste de fracturas y fallaa.dirigi-das al ESE. El graben de Cuautepec,' como se dijo, obedece a un tectonismo dirigido al NNE ocurrido en el Mioceno Superior. Final-mente, un tectonismo orientado hacia el ENE, y coincidiendo en direccin con el alinea-miento de la sierra de Santa Catarina, afecta a la totalidad de la sierra de Guadalupe en el Plioceno Superior y Pleistoceno.

Una caracterstica de la sierra de Guadalupe son los potentes depsitos de tobas amarillas que cubren los pies de sus numerosas eleva-ciones en forma de abanicos aluviales. Estas tobas consisten de estratos de vidrio pumti-co fino a grueso; son los productos de las erupciones violentas que generaron la sierra de las Cruces durante el Mioceno y Pleisto-ceno Inferior.

Durante el Pleistoceno Medio y Superior, las oscilaciones cl imticas produjeron perodos glaciales e interglaciales, que sometieron a la sierra de Guadalupe a ciclos de erosin pluvial y el ica , formndose pequeos depsi-tos de aluviones y loess. Finalmente, al azolvarse la cuenca de Mxico a consecuenc ia de la formacin de la sierra de Chichinaut-zin, la sierra de Guadalupe fue rodeada por depsitos aluviales y lacustres en el Sur, Este y Norte; de estos depsitos emerge esta sierra hoy como hla.

2. ZONIFICACION GEOTECNICA En este captulo se presenta la zonificacin del rea urbana basada en las propiedades de compresibilidad y resistencia de los depsi-tos caractersticos de la cuenca: lacustres,

aluvia les y volcnicos; en el fig B-16 se presenta una zonificacin actualizada que sigue los lineamientos presentados por Marsal y Mazari en 1959 (ref 3). Durante el estudio de una lnea especfica del Metro, esta zoni-ficacin debe consultarse para definir en forma preliminar 12s problemas geotcnicos que se pueden anticipar relacionados con el diseo y construccin de las estaciones y tramos intermedios. La zonificacin se com-plementa con informacin estratigrfica tpi-ca , la cua l permitir desarrollar las si-guientes e tapas iniciales del estudio :

- Realizar un anlisis preliminar de las con-diciones de estabilidad y comportam i e nto de la estructura durante la construccin y funcionamiento de la lnea, as podrn identificarse las alternativas de solucin factibles a estudiar durante el diseo de finitivo.

Planear la campaa de exploracin, identi -ficando los sitios donde eventualmente pue-dan presentarse condiciones estratigrficas complejas.

- Establecer las tcnicas muestreo aplicables en lnea.

2.1 ZONA DEL LAGO

de exploracin y cada tramo de la

Esta zona se caracteriza por los grandes es -pesores de arci llas blandas de alta compresi-b i lidad (fig B-17), que subyacen a una costra endurecida superficial de espesor variable en cada sitio, dependiendo de la localizacin e historia de cargas. Por ello, la zona del lago se ha dividido en tres subzonas aten -diendo a la i mportancia relativa de dos fac -tores independientes: a) el espesor y propie-dades de la costra superficial; y b) la con-solidacin induci~ en cada sitio.

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RESISTENCIA DE PUNTA qc l k O /cm2)

FIG Bl7. SONDEO ZONA DEL LAGO

2 .1 .1 Lago Virgen

t ~OSTRA

SlJf'ERFlCIAL

SERIE ARCIL.LOSA

SUPERIOR

CAPA DURA

+ SERIE

ARCILLOSA INFERIOR

+ DEPOSITOS PROFUNDOS

Corresponde al sector oriente del lago, cuyos suelos prcticamente han mantenido sus pro-piedades mecnicas desde su formacin; sin embargo, el recien~e desarrollo de esta zona

18

de la ciudad, esti incrementando las sobre-cargas en la superficie y el bombeo profundo.

La estratigrafia tpica de la subzona Lago Vi.11.ge.n arriba de la Capa Dura s ilustra con la f ~g B-1 8; en la tabla 1 las propiedades medias de los estratos.

2.1 .2 Lago Centro I

Est asociada al sector no colon-ial de la ciudad, que se desarroll a partir de princi-pios de este siglo y ha estado sujeto a las sob:ecargas ~eneradas por c~nstruccion~s pe-quenas y med~anas ; las prop~edades mecanicas del subsuelo en esta subzona representan una condicin intermedia entre el Lago Virgen y

La~o Centro II. Las caractersticas estrati-graficas propias de esta subzona se presentan en la tabla 2 y en la fig B-19 la resistencia de punta del cono elctrico de la serie arci-llosa es interesante comparar esta figura con la fig B-18, para observar el incremento de resistencia origin~do por las sobrecargas.

2.1.3 Lago Centro II

Esta subzona corresponde con la antigua traza de la c iudad, donde la historia de cargas aplicadas en la superficie ha sido muy varia -ble; esta situacin ha p r ovocado que en esta subzona se encuentren las siguientes condi -ciones extremas: a) arcillas fuertemente con-solidadas por efecto de rellenos y grandes sobrecargas de construcciones aztecas y coloniales , b ) arcillas blandas, asociadas a lugares que han alojado plazas y jardines durante largos perodos de tiempo, y e) arci-llas muy blandas en los crueces de antiguos canales . Asimismo, el intenso bombeo para surtir de agua a la ciudad se refleja en el aumento general de la resistencia de los ~stratos de arcilla por efecto de la consolida-cin inducida, como se observa en la fig B-20, que conviene comparar con las figs B-18 y B-19; en la tabla 3 s& resume la es-tratigrafa caracte'rstica de esta subzona.

2 . 2 ZONA DE TRANSICION

2.2.1 Interestratificada del poniente

En la franja comprendida entre las zonas del Lago y las Lomas deposi.tados en esta zona se alternan estratos arcilloso s en un ambien-te lacustre con suelos gruesos de origen alu-vial , dependiendo sus espesores de las trans-gresiones y regresiones que experimentaba el antiguo lago.

La frontera entre las zonas de Transicin y del ~ago se defini donde desaparece la serie arcillosa inferior, que corresponde aproxima-damente con la curva de nivel donde la Capa Dura est a 20 m de profundidad respecto al nivel medio de la planicie. Conviene dividir esta transicin en subzonas , en funcin de la cercana a las lomas y sobre todo del espesor de suelos relativamente blandos; se identifican as las transiciones alta y baja, que se describen a continuacin.

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FIG 816

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LJNCA SUPERFICIAL L INEA ELEVADA ESTACION L INEA 4 LJNEA EJCPREII LIIIITE Ot:L 0.'-

ZON/F /CAC/ON GEOTECN/CA - LAGO VIRGEN, LV C!:J} LAGO CENTRO l, Cl !::-:-: .j LAGO CENTRO a, C/1 c::J TRANSICION S AJA, T8 c:::J TRAHSICIOH ALTA, TA

~ LOIIAS,LO ~ CERR03

ZONA DE IHFLIJVlCIA 0 I.M fXI!II(I(J - TRANSICIOH AIIJIU-"TA ~ OERRAIIES 8ASALTIC

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19

Tabla B-1 Estruti ,:. _a y p ropie d ade s , Lago Vi r g e n

E S t r a t o * Espesor, en m y e n t / m3 e , en t/m2 0, en o

1 Costra supe rfi c ial i l. O a 2. S 1.4 l. O 20

1 Serie arc illosa s u pe rio r 38 a 4 0 1.1S

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1 1 2 : Capa dura ** a ; - o a lO 2S a 36

' Serie arc illos a infe rior 1S a 30 l. 2S 3 a 4 -

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En orden de aparicin a partir de l a s upe r f i c i e * ** La informacin disponible e s muy limitada; los parme tros pre s e ntados corresponden a

pruebas triaxiales CU

Tabla B-2 Estr at i g rafa y p r opi e dade s, Lag o Centro I

E S t r a t b ! Es p e s o r, e n m y , e n t / m3 e , en t/m 2 0, en ! !

Costra superficia l 4 a 6 1.6 4 2S

Serie arcillosa superior 20 a 3.0 1. 2 1 a 2 -

o

Capa dura* 3 a S l. S - 1.6 o a 10 2 S a 36

Serie arc illosa infe rior 8 a lO 1.3 - l. 35 S a 8 -

* La informacin disponible es muy limitada; los parmetros presentados corresponu~n a prue bas triaxia les CU

Tabla B-3 Es tratigrafa y propiedades, Lago Centro II

E S t r a t 9 Espesor, en m y ,. en t/m 3 e, en t/m 2 (/J', en o

Costra superficial 6 a 10 1.7 4 2S

Serie arcillQsa superior 20 a 25 1.3 3 -

Capa dura * 3 a S l. S a 1.6 o a 10 2S a 36

Serie arcilJ.osa infe rior 6 a 8 1.3 a 1.4 6 a 12 -

* La informacin disponible es muy limitada; los parmetros presentados corre sponden a pruebas triaxiales CU

Tabla B-4 Estratigrafa y propiedades, Transicin Alta

E S t r a t o Espesor, en m y , en t/m 3 e, en t/m2 0 , en

(.'o)Stra superficial 8 a 10 1.6 10 20 ~) ,lelos blandos 4 a 6 1.3 S o

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FIG 818. SONDEO DE CONO ELECTRICO EN LA SU8ZONA DEL lAGO VIRGEN

a) Transicin Alta Es la subzona de transicin ms prxima a Las Lomas , presenta irregularidades es-trat igrficas producto de los depsitos a luviales cruzados; la frecuencia y dispo-sicin de estos depsitos depende de la Cercana a antiguas barrancas . Bajo estos materiales se encuentran estratos arcillo-sos que sobreyacen a los depsitos propios de Las Lomas (fig B-21). La estratigr af a com6nmente encontrada tiene las caractersticas anotadas en la tabla 4 (fig B-22) .

b) Transicin Baja Corresponde a la transicin vecina a la zona del Lago; aqu se encuentra la serie arcillosa superior con intercalaciones de estratos limoarenosos de origen aluvial, que se depositaran du'rante las regresiones del antiguo lago. Este proceso di origen a una estratigrafa compleja , donde l os espesores y propiedades de los materiales pueden tener variaciones importantes en cortas distancias, dependi endo de la ubi-cacin de l sitio en estudio respecto a las corrientes de antiguos ros y barrancas.

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FIG 819. SONDEO CON CONO ELECTRICO EN LA SU8ZONA LAGO CENTRO I

Por lo anterior, puede decirse que las caractersticas estratigrficas de la par-te superi or de la transicin baja son simi l ares a la subzona de Lago Centro I o Centro II, teniendo en c uenta que : a) la costra superficial est formada esencial -mente por depsitos aluviales de capacidad de carga no uni forme , b) los materiales compresibles se extienden nicamente a profundidades mximas de orden de 20 m, e) existe interestratificacin de arcillas y suel os limoarenosos, y d) se presentan mantos colgados .

En la fig B-23 se muestran l os resultados de un sondeo de cono car~::;terstico de esta subzona .

2 . 2 . 2 Abrupta cercana a los cerros

Es la transicin entre las zonas del lago y cerros aislados como el del Pen de los Baos , en la que arcillas lacustres estn interca l adas con numerosos lentes de materia-les erosionados de los cerros y hasta lentes delgados de t ravertino si licificado.

La fig B-13 ilustra la complejidad estrati -grfica de una de estas transiciones.

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Avance con broca

Avance con loco

Avance con rroco

FIG B22 . SONDEO DE CONO ELECTRICO EN LA SUBZONA TRANSIC ION ALTA

de l a l teracin de las superficies de frac-turamiento , al estar sometidos a un humedeci-miento producto de la infiltracin de escu-r rimientos no controlodados. En algunos ca-sos, las fallas locales en la superficie del corte podran generar taludes invertidos de es tabilidad precaria .

Un aspecto significativo de las tobas, es que algunas de ellas son muy resistentes al intem-perismo y que incluso endurcen al exponerse al ambiente, mientras que otras son fcilmen-te degradables y erosionables.

Dep-~.>J..to-~.> de an.ena-~.> pumitJ..ca-~.> y lahan.e-~.> de an.ena-~.> azule-~.> . Estos sue l os estn en estado semicompacto y se mantienen en taludes verti-cales debido principalmente a la cohesin aparente generada por la tensin superficial asociada a su bajo contenido de agua; por tanto, el humedecimiento o secado de estos materiales puede provocar la falla de los cortes.

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FIG B23. SONDEO DE CONO ELECTRICO EN LA SUBZONA TRANSICION BAJA

Lahan.e-~.> poco compactado-~.> y depd-~.>J..to-~.> glacJ..a-le-~.> y /.luuJ..oglacJ..ale-~.>, Estos depsitos pre-sentan una compacidad y cementacin muy err-tica, por lo que la erosin progresiva de origen elico y fluvial tiende a generar _de-psitos de talud crecientes, que slo detie-nen su avance cuando alcanzan el ngulo de reposo del suelo granular en estado suelto.

De la descripcin anterior se concluye que los principales agentes de activacin son el agua y el viento, por lo cual es necesario proteger estos materiales contra un intempe-rismo prolongado.

Ba-~.>alto-~.>. Son los pedregales generados por el Xitle (fig B-16), formados por coladas lvicas que presentan discontinuidades como fracturas y cavernas, eventualmente rellenas de escoria. La estabilidad de excavaciones en estos basaltos debe analizarse en funcin de los planos principales, de fracturamiento y no de la resistencia intrnseca de la roca; en el caso de cavernas grandes debe estudiar-se la estabilidad de los techos . En la explo-racin geotcnica de esta zona tiene ms valor el reconocimiento geolgico detallado

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y la perforacin controlada con martillos neumticos en mayor nmero de puntos, que la obtencin de muestras con barriles de diaman-te y mquinas rotatorias.

3. REFERENCIAS

1. Hooser F . ( 1 985) Estudio geolgico del valle de Mxico , trabajo no publicado.

23

2. Zeevaert L. (1953) Outline of the strati-graphical and mechanical characteristics of the unconsolidated sedimentary deposits in the basin of the valley of Mexico . IV Congress INQUIA, Roma.

3. Marsal R.J. y Mazari M. (1959) El sub-suelo de la Ciudad de Mxico, Facultad de Ingenier!a, UNAM.

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e: EXPLORACION GEOTECNICA PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACION

DE LA ESTRATIGRAFIA DE UN SITIO

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C: EXPLORACION GEOTECNICA

FEG-0 1 Reconocimiento geolgico

1 . OBJETIVOS

El reconocimiento a l o largo de lneas del Metro l ocalizadas en las zonas de lomas y de transicin alta, observando pozos a cielo abierto excavados para este objetivo y para el muestreo inalterado , permitir obtener la informacin geolgica significativa para el diseo geotcnico que se describe a continua-cin. Por su parte , para las lneas ubicadas en las zonas de l lago y transicin baja se har el reconocimiento geotcnico descrito en el Captulo de Supervisin de los Trabajos de Campo .

2. INFORMACION GEOLOGICA

l~L~atg~ata , Se determinar el espesor , caractersticas y origen de los estratos sig-nificativos del s ubsuelo; es importante defi-nir el espesor de rellenos a rtificiales y su compacidad.

D~contnudadeh . Las toba s de Las Lomas es-tn afectadas por fracturamientos que pueden generar superficies de falla y bloques ines-tables . Debe investiga rs e con detalle la existencia de cavidades artificiales , tneles y ga l eras de antiguas minas, que tambin causan c o nd iciones de ines tabil idad (fic ha FEG-09) .

{jeomo~/.of.oga, La evol ucin geolgica de cauces y barrancas ha formado diversa s condi-c iones de l s ubsuelo a l pie de la zona de l o-ma s , encontrndose desde suelos arci llosos blandos hasta aluvin suelto , lahares y an morrenas; el r e conocimiento geolgico debe advertir sobre estas condiciones estratigr-ficas.

Hd~ologa , Conviene estudiar las condicio-nes de flu jo superficial y subterrneo, com-probando la e xiste ncia de mantos freticos colgados .

Condconeh ne~taiUe~. Identificar los si-

tios en los que pudieran desarro lla rse condi -ciones de inestabilidad en cortes y taludes.

Este fe nmeno podra es t ar asociado a la pr-dida de humedad en los cortes expuestos, as como a la disminucin de resistencia al corte por humedecimiento de los suelos.

3. EXPLORACION GEOLOGICA

Con base en la informacin del reconocimiento superficial , un ingeniero gelogo deber pro-poner (o revisar) el programa de explorac in de la zona de lomas , el cual podr estar in-tegrado por las siguientes e tapas :

3. 1 Levanta miento geolgico Es un levantami e nto detallado , en el que se registrarn minuc iosamente l as barrancas , prestando especia l c uidado a l a presencia de cavid&des (ficha FEG-09) . El estudio de fo-tografas areas a ntiguas es siempre de muc ha utilidad .

3 . 2 Exploracin geof sica La experiencia en la zona de l omas demues t ra que los mtodos geof s i cos comunes (fichas FEG- 02 y 03) son poco confiables para detec -tar los diferentes estratos y para identif i -ca r cavernas ( ficha FEG - 09) ; sin embargo , la constante evolucin instrumental de estas tcnicas podr eventualmente incrementar s u utilidad.

3.3 Explo r ac in con sondeos

El procedimiento de e xploracin ms adecua do para los suelos de lomas y de transicin a lta es e l de pozos a cielo ab i erto (FEG-04 ), por-que actualmente no se dispone d e tcnicas de muestreo conf i a bles para esos s ue los secos y duros; adicionalmente, estos pozos permite n l a observacin directa de los materia l es de l si tio .

26

FEG-02 Mtodo geofsico de refraccin ssmica

1. OBJETIVOS

Deducir las posibles caractersticas estrati-grficas de un sitio y las propiedades mec-nicas de los suelos, a partir de la interpre-tacin de los tiempos de a rribo de ondas re-fractadas n los estratos de mayor densidad.

2. EQUIPO DE MEDICION Est integrado por tres unidades bsicas: el mecanismo de generacin de la onda, el con -junto de gefonos captadores y el aparato re-gistrador.

2 .1 Mecanismo de generacin de la onda

El ms simple es un martillo pesado equipado con un micro-interruptor montado en un mango, que al golpear una placa metlica asentada en la superficie genera la onda y simultnea-mente opera al microinterruptor que a su vez activa al aparato registrador para indicar el inicio de la prueba. El martillo se usa para estudios someros (10 m); para los de ma-yor profundidad, la onda se genera con la explosin de una pequea carga de dinamita colocada en una perforacin de menos de 1 m de hondo, mediante un detonador elctrico ins-tantneo .

2.2 Gefonos

Son dispositivos electromagnticos que captan las oscilaciones del suelo y las transforman en seales elctricas . Los gefonos comunes nicamente registran la componente . vertical

del movimiento y su sensibilidad vara entre 5 y 100 c ps; su construccin es robusta y en el eje vertical tienen una punta para hincar-se en el suelo.

2.3 Aparato registrador

Es un oscilgrafo cuyos elementos sensibles (canales) son de 2 a 12 pequeos galvanme-tros que vibran al recibir la seal de los gefonos. Los galvanmetros lle van adheridos pequeos espejos , en los que inciden rayos de una fuente luminosa fija y l os reflejan a papel fotosensible con una escala de tiem-po, registrndose as el arrivo de las ondas. Adems de los anteriores, existen oscilgra-fos que registran el fenmeno ya sea en cin-ta magntica, en pantalla luminosa o digital-mente.

Las caractersticas ms importantes de los oscilgrafos para exploracin geotcnica se resumen en la tabla E2-1.

3 . PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

En una lnea de medicin usualmente se colo-can de 6 a 12 geofnos alineados , en un ex-tremo se ubica el aparato que genera la onda y en el opuesto se coloca el oscilgrafo . La longitud total de la lnea de gefono s (L) se condiciona a 3 veces la profundidad ( D) a la cual interese hacer la exploracin; los gefonos se ubican equidistantes entre s , o bien, ms cercanos en el extremo en el que e genera la onda (pero a no menos de 2 m) y a distancias mayores en la parte ms aleja-

TABLA E2-l CARACTERISTICAS DE LOS OSCILOGRAFOS PORTATILES

Perturbacin Registro Fuente de NGmero de Intervalo Peso , P.n Capacidad, provocada poder canales de kg Prof. e n m

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Martillo - Digital Pilas 1 a 2 0-10 5 10 -Pantalla lumi-

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Explosivos - Pape l foto- Bater1a 2 a 12 O-lOO 10 100 sens i ble recargable

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da (pero a no ms de 20m). En cond iciones estratigrfic~s simples , en que las fro nteras entre estratos sean parale: las a la sup0rt icie, una sola prueba podra dar informacin suficiente; pe r o por lo gene-ra l, es neces~rio realizar una segu nda prue-ba, 51enerando l a onda en el otro extre mo de 1a l1nea .

Los aparatos de dos cana}es, que slo re~ibe~ seales de uno o dos geofonos , se neces;tara colocarlos en puntos a lo largo de la l1nea , para hacer una medic in equivalente a un a pa -rato de 12 canales de medicin. Se han desa-rrollado otras tcnicas de esta prueba (refs 1 y 2 ); por ejemplo , para detec tar una zona de menor velocidad se recomienda disponer los gefonos en forma semicircular alreded~r del punto de tiro, de tal manera que las dl sta n-cias sean constantes y pueda registrarse re -traso en algunos gefonos. Para determinar las dimensiones y profundidad de la anomala se hace variar el radio y/o la posicin del punto de tiro . Estas anomalas pueden co -rresponder a zonas de baja resistencia, muy sueltas o con cavernas (fig E2-1 ).

Troz o oporantt d~ lo caverna

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