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LUTITAS - MIG-N° 18
REFERENCIAS ACTUALIZADAS-2006. APUNTES del profesor A. Martínez Vargas
BOLETÍN
TÉCNICO
M.I.G
ANÁLISIS Y COMENTARIOS SOBRE ALGUNAS LUTITAS DEL PERÚ
Alberto José Martínez Vargas
NÚMERO-18
Julio-Agosto- 2007
DIRECTOR
EDITORIAL
Se presenta la documentación y referencias sobre lutitas, que se han
analizado cronológicamente , es posible que existan otras aún no
consultadas, que esperamos recibir como aportes para ser evaluadas y
actualizar la información sobre este tipo de roca y apreciar y diferencial su
interés en geotecnia, permitiendo su conocimiento de su génesis, significado
de su nombre, clasificación práctica, composición mineralógica y tipos de
rocas problemas en Ingeniería Civil, formas de reducir hasta eliminar su
impacto en la estabilidad de las obras afectadas, cuya experiencia del
pasado, presente será un aporte en el futuro.
Nuestro análisis y comentarios se harán cronológicamente según nuestras
referencias bibliográficas y experiencias en el Perú.
1.- En 2005 se publica el texto “Ciencias de la Tierra”una introducción a la
Geología física, la 8° edición, de Edward J. Tarbuck y Frederick K. Lutgens.
Traducida revisión y adaptación por los docentes de la Universidad Autónoma
de Madrid
Obra que se recomienda a los estudiantes de la Maestría para recordar los
fundamentos de la geología básica, por su excelente presentación didáctica y
su diagramación pedagógico es ilustrada con fotos, figuras, recuadros y
resumes, preguntas de repaso, términos fundamentales y recursos de la web
en un C.D completa una información actualizada moderna que no por ello
evita al profesor, menos transmite la experiencia y ejemplos del Perú.
2.- En 2002 se publico el libro de “Ingeniería Geológica “, de Luis I Gonzáles de
Vallejos, Editado por PEARSON EDUCACIÓN –Madrid.
ALBERTO JOSÉ MARTÍNEZ VARGAS.
PROFESOR EMËRITO F.I.C-UNI.
M.I-MS-UNAM-México
CONSULTOR, INGENIERIA GEOTECNICA
ING° JOSÉ A MARTÍNEZ DEL ROSARIO
Director del Laboratorio Geotécnico M..I. G
Especialista Geotécnico
Apreciación: Presenta en cuadros las propiedades y parámetros de las lutitas
como parte de otras rocas:
Ing° Civil CIP-53362
(Cuadro- 3.2) Valores típico: Peso especifico y porosidad de las rocas
Peso especifico (G)................. .............2.2-2.6 gr /cm3
Porosidad
( n ) ............................... 2-15%
(Cuadro-3.3) Valor típico de permeabilidad de la matriz rocosa.
Permeabilidad (k) ................................19-9 –10-13 m/s
ALBERTO J MARTÍNEZ V Júnior
B.I.C..FIC-UNI
Especialista: informática Aplicada en Ing Civil
Universidad Federico Villarreal
-------------------------------------------------------------
(Cuadro-3.6) Valores de resistencia de la matriz rocosa sana
Resistencia a la compresión simple (kg/cm2)…………. Medio = 2.100-3.200
Rango = 1.000-5.000
Resistencia a la tracción (kg/cm2)……………………… Rango = 15-100
Datos del (Cuadro 3.6), seleccionados a partir de Rahn (1936), Walthan (1999),
Obert y Dubai,(1967), Famer 81968).
(Cuadro-3.8) Velocidad de onda longitudinal
Cuadro-3.13) Valores típicos de C y Φ para rocas intacta
Luis Fernando Martínez Vargas
Ing° Geógrafo
Especialista Medio Ambiente SIG
----------------------------------------↸
Calle3, 853. la florida rimac lima-Perú
4816278
proyectos amv @ yahoo. es
martinez geotecnia @ yahoo. com
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Roca sana: Velocidad de propagación de las ondas
longitudinales.
Vp (m/s) = 1.400-3.000
Cohesión, ( C ) = 30-350 Kg/cm2
Ángulo básico ( φ ) = 40o-60o (grados)
(Cuadro-3.15) Constantes elásticas de las rocas
Modulo de Elasticidad ( E ) = 0.3-2.2 (x105) Kg/cm2
“
“ Dinámico (Ed ) =1.0-7.0
“
“
Coeficiente de Poisson ( µ ) = 0.25-0.29
Datos (Cuadro-3.15) seleccionados a partir de Ran 1986),
Johnson y De Graff (1988, Goodman (1989), Waltan (1999),
Duncan (1999).Se considera a parte de la descripción, la
información de los valores de las lutitas y otras rocas es
completa en el Capitulo 3 de Mecánica de rocas; esta obra se
recomienda como consulta en el curso de maestría FIC-UNI
3.- En 2001 se publica el libro “Geología Física”. Longwall
Cho Flint R,que define: y da las siguientes características:
Lutita: Esta roca formada por arcilla y limo compactado es de
grano tan fino que parece homogénea a simple vista o aún
por observación con una lupa común y corriente. Generalmente
es suave al tacto y graso aunque, si tiene algo de arena fina o
de limo se siente áspera.
Las lutitas generalmente se parten en capas delgadas o en
laminas.Las rocas de composición similar, pero con capas
gruesas y a manera de bloques se llama LODOLITAS o
FANGOLITAS.
Las rocas de este grupo, que constan principalmente de limo
más que de arcilla, se llaman LIMOLITAS y sus superficies son
un tanto ásperas en constaste con la suavidad y tersura de la
lutita típica.
El color en estas rocas de grano fino varía desde diversos
tonos de gris a verde, rojo y café. Las capas que contienen
cantidades considerables de carbón son negras. Pag, 354. La
lutita es una roca clástica que consiste predominantemente en
partículas de tamaño de la arcilla. Tabla B-2. pag 518, se hace
la diferencia entre lutita y pizarra.
Lutita es clasificada como roca sedimentaría
Pizarra como roca metamórfica.
Que comparado con los de la referencia 2, sólo da un
φ =60osobre acero y concreto = 29o- 42o
el valor máximo y no el mínimo φ =40o, es decir su variación,
no presente el valor de C siendo un parámetro importante
que lo diferencia del resto de los suelos no cohesivos.
En Pag, 205 presenta un esquema donde se observa la
diferencia entre la lutita y la pizarra siendo ambas
sedimentarias.
Lutita → Pizarra
(Sedimentaría )
→ Filita → Esquisto micáceo
( Metamórficas )
y considera que la lutita es un material no adecuado para
utilizarse como agregado; sin indicar que las rocas pizarrosas,
arcillosas, las filitas y los esquistos también no son
recomendables como agregados y deben cumplir las normas de
durabilidad y otras como laminación en las (Filitas) y fisuras en
los ( Esquistos), la forma de sus fragmentos son hojosos y
alargados es motivo de rechazo para las lutitas y los
esquistos.
Experiencia de A.M.V en el Puerto de Samanco-Chimbote:
Cuando se rechazó una cantera de andesitas roca volcánica,
que no cumplía con las especificaciones de largo y hojosidad.
Fui solicitado a buscar otra cantera, como en la zona no existía
otro tipo de roca, lo primero que hice fue revisar las normas
peruanas sin encontrar nada sobre el particular y solo en las
Normas Inglesas se consideraban en sus especificaciones
aplicable solo para rocas sedimentarias, es decir se estaba
aplicando mal las normas para descartar una roca ígnea tipo
meta volcánica silisificada por presentaba limitación en sus
dimensiones largo a ancho, sin embargo cumplía con las
pruebas de durabilidad y granulometría y no era una rocas
sedimentarias sino ígnea no alterable a la acción de las aguas
del mar por que finalmente se acepto la cantera para ser usada
como material de relleno de buen comportamiento y sin ningún
problema en la cimentación. Después de más de 30 años.
6.- En 1995
se publica otra versión del “Diccionario
Geológico”actualizada y en bilingüe (Español-Ingles) por el
Ingeniero Geólogo peruano, Jorge Dávila Burga presenta la
siguiente definición:
El libro da los conceptos descriptivos y algunas diferencia para
Recordar, y reconocer en forma practica a las lutitas, sin
embargo siempre será necesario un estudio especial, sí se trata
de una arcilla expansiva (con mineral de Motmorillonita Sódica)
que fue consolidada históricamente y transformada en una
lutita.
Lutita: Roca formada por consolidación de partículas muy finas,
arcillas, presentan estructura laminar, muy fina y friable.
Italiano Lutite, Frances Lutyte, Portugues Pelitey Alemán Lutite.
4.- En el 2000, se publica el “Diccionario Ciencias de la
Tierra”. Editorial Computense S.A Se recuerda que existe
varios Diccionarios Técnicos y Geológicos, que informan y
definen a
las lutitas todas la clasifican como rocas
sedimentarias. En este diccionario define la Lutita como: Roca
sedimentaria de grano fino compacto y no fisil, compuesta
fundamentalmente por partículas de tamaño arcilla, menores de
4µm. Ver ARGILITA.
Encuentro interesante que se mencione algunas lutitas del Perú,
sin embargo soy de opinión que se revise los Boletines de los
cuadrángulos publicados por INGEMMED donde se menciona la
presencia de lutitas, ya que no se presentan resultados de
pruebas y ensayos de laboratorio para su clasificación como
se puede apreciar en los siguientes información geológica y no
geotécnica sobre lutitas.
5.- Este texto publicado en 1999 de “Geología para
Ingenieros”, de F.G.H. Blyth y M.H. de Freitas, presenta
dentro de tablas de otras rocas algunas propiedades y
parámetros de las lutitas como:
Tabla-16.2 Resistencia mediana, ángulo de ruptura φ = 60o
Tabla-16.3 Hinchamiento del volumen original. ∆V = 30-40%
Tabla-16.4 Ángulo de fricción a lo largo del muro φm = 28o- 40o
Observamos que falta especificar que muy fino corresponde a
las arcillas del orden de < 4µm y fino a los limos, como se
indica en la referencia 4.
Lutita Cocachacra. Pags (353i, 551c): formación Cocachacra,
Serie vulcano-sedimentario del Albiáno; consiste de lutitas
bastantes endurecidas y muy fracturadas de color gris, gris
verdoso en matices púrpura, fosilífera, tiene una potencia de ±
150m, y aflora en el extremo noreste del Pueblo de
Cocrachacra, Punta Bombón–Arequipa.
Lutita con clavulina. Pag (354i): Serie sedimentaria del
Senoniano (Cretáceo superior).consta de lutitas con abundante
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clavulina y fragmentos de Inoceramus, aflora en la Qda Monte
Grande –Piura.
Lutita del Lías superior. Pag 385: serie sedimentaria del
Triásico superior, Liásico inferior, consta de lutitas con algunos
Estratos de calizas y areniscas., tiene una potencia de 600m y
aflora cerca de la Oroya. Se le denomina también pizarra del
lías inferior.
--------------Nota: 1.- El diccionario no define el término clavulina, solo
remite a lutita y pizarra es una mala denominación ref.5.
2.- Recientemente (2006) en el laboratorio de geotecnia de
CISMID, se estudio una lutita de Amotape-Talara que en la
prueba de consolidación desastabilizó el ensayo no por
expansión sino por separación de micro planos de su gran
fisilidad.
7.- HAY DOS TESIS DE GRADO de la FIC-UNI de 1992, sobre
lutitas de Talara:
“Características Geotécnicas de la Ciudad de Talara”. Por
Dina Verónica Tang Montane y “Suelos Expansivos en
Talara”. Por Milagro Castro Cuba Valencia.
Un artículo de ambas autoras y como coautor el Dr Alva, fue
publicado en CISMID, donde la referencia geológica es del
Boletín INGEMET 1979, que se resumen como:
- Se le encuentra en las formaciones del grupo Talara (Eoceno
Medio) llamadas lutitas Talara y Pozo:
- En la Formación Pariñas localmente, se incluye como:
Lutitas Pariña y se presenta en laminas finas. Formación
Chacras, al sur de Talara, litológicamente es del tipo lutáceo
con horizontes de areniscas gris oscuro, tornándose verde olivo
por la meteorización, en esta formación es conocida como
lutita Chacra.
- Lutitas grises a negras bituminosas muy laminadas y
compactas con abundante micro fauna en la sección inferior
- Lutita talara. El ingreso del mar a la cuenca Sechura, se
caracteriza por la sedimentación de materiales de areniscas
mezcladas con arcillas bentoniticas que integran el grupo
Chira-Verdún.
Como se puede observar esta información geológica, es carente
de geotécnica, que los autores de las tesis quieren enmendar;
por ejemplo se dice arcilla bentonitica, el término bentonita es
comercial, pues las arcilla esta constituida por minerales de
arcillas, y las arcillas expansivas por el mineral Motmorillonita
sódica principalmente.
Algunas conclusiones geotécnicas:
Las lutitas de arcillas expansivas pertenecen a la formación
Talara y Chacra, la primera altamente expansivas del tipo
CH y la segunda de menor expansión del tipo CL.
•
Los suelos de mayor expansión se encuentran
parcialmente en la
Urbanización Punta Arnas,
Urbanización Vencedores y Sudamericana y,
paradójicamente la de menor expansión en la
Urbanización Punta arena.
Resultados de Laboratorio son típicos de los determinados para
las arcillas normales como CH::
:
50 ≤ L.L ≤ 88.3, valor promedio X= 59.54 y desvi estand =12.17
22 ≤ IP ≤ 57.5 “
“
“ 35.07
“
“
9.90
y el rango de valores de expansión y las cargas que la
producen son datos que sugieren, pero no definen una arcilla
expansiva :
% de expansión varia 39 a 64% y tiempo t = 62 días.
Para C:
31.5 ≤ LL≤ 43.2 valor promedio X =38.18 desvi estand = 7.13
14.5 ≤ IP ≤ 24.1
“
“
21.46
“
“
= 4.56
% expansión varía de 5 a 28%
•
Las cargas de expansión son mayores de 2.5 kg/cm2.
Este intento de estudio le faltó asesoramiento, para determinar
Otros parámetros y propiedades como se indican en la
referencia 2,. Que en nuestro medio no se realiza en ningún
laboratorio particular ni del estado por falta de equipos y
aparatos especiales.
8.- En 1978 se publica en Lgga-71 FIC-UNi “geotecnia de las
arcillas expansivas en el Proyecto Chira-Piura” A.J Martínez
Vargas y G Pérez V.
Hemos actualizado nuestra información en cuanto se refiere a
las lutitas y sus características; manteniendo las geológicas y
refiriendo las geotécnicas efectuadas en el extranjero. Según la
geología se encuentra en el Cretáceo superior, formación
Lancones (Genoniano) intercalando con una secuencia
volcánica de ambiente marino, una lutita negra quebradiza,
entre horizontes calcáreos y areniscas.
En el Terciario inferior parte media: existe una secuencia de
lutitas de minerales de arcilla tipo Montmorillonita Na de
color gris-beige,sumamente frágil y livianas, finamente
laminadas. En la parte superior de lutitas diatomeas, gris,
marrón, una porción superior está compuesta por lutitas
cineritícas gris marrones, con abundante vetillas de yeso y
areniscas tobáceas muy finas gris blanquecina con delgadas
capas de lutitas de arcillas expansivas muy plásticas.. Es
interesante indicar que por primera vez se presentan resultados
de estudios e investigación de difracción radiográfica de termo
diferencial y gravimetrico, efectuados en Checolosvaquía de los
minerales de arcillas expansivas, referencia. Lgga -71.FIC-UNI.
Para proponer soluciones en los problemas en los canales se
consideraron que el suelo arcilloso era de un mineral de arcilla
de Montmorillonita sódica coloidal que varían de 80 a 100%, su
densidad máxima es de 2.02 gr/cc y mínima de 1.34 gr/cc. La
carga que controla la expansión es pequeña de 4.5% y su sobre
carga de 0.007 a 0.021 kg/cm2 y el tiempo para que el contenido
de humedad pueda afectar, depende del tipo de obra, en el
presente caso para canales se estimo de 3 a 10 años. Cabe
indicar que se noto la presencia de arcillas expansivas durante
la prueba de los canales, es decir tal pronto como se humedeció
lo que deja en claro que existan arcillas muy activas por su
expansión y que el estudio de mecánica de suelos omitió.
Nos parece que estos resultados fueron efectuados por primera
vez en el extranjero para un Proyecto de Irrigación en el Perú.
9.- En 1975 se publica en Lgga-5. FIC-UNI, la experiencia de
A. J Martínez Vargas en la Carretera Marginal de la Selva
hoy Fernando Belaunde Terry, en el tramo TarapotoMoyobamba.
Por ser un problema en la construcción de la Carretera Marginal
la presencia de Lutita arcillosas encontradas en el Km 33 en un
corte en la margen derecha del río Mayo antes de llegar al
Puente Bolívar y frente a Pueblo de Lamas; donde se produjo
un deslizamiento que no se pudo detener a pesar de los
diferentes intentos por estabilizar los taludes efectuado, se tubo
que efectuarse un desvió del eje de la carretera, esperando que
se estabilice el desequilibrio originado por el corte y las
diferentes eliminación de los corrimientos que estrangulaban la
sección del camino, producida por la activación de las arcillas
rojas, que al analizarlas detecté dentro de su masa micro fallitas
brillantes (Slickensides) en la formación Terciaria., estas arcillas
humedecidas se convertían en estratos lubricantes de fácil
escurrimiento e imposible de retener, y sólo cuando se produzca
su compensación se estabilizara; la presencia de las micro
fallas fue un elemento indicador que este horizonte siempre en
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Su historia geológica fue sensible por la presencia de arcillas
expansivas (Foto-1).
Existen otras evidencias de su comportamiento como las lutitas
compactadas y finamente fracturadas que aun cubierta por una
vegetación espontánea y natural de la zona, muestran en los
corte su característica de disgregación y de sedimentación por
ejemplo:
LUTITAS QUE FORMAN DE MICRO CONOS EN EL PIE DE
LOS CORTES Y DRENAJE PARALELO EN LA FLORESTA
VIRGEN POR LA EROSION DE LOS ESTRATOS DE
LUTITAS.
Lutitas en corte verticales de las capas formaciones Chonta
Vivías y areniscas y Aguas caliente estratificada verticalmente y
perpendicular al eje de la carretera con alternancia de lutitas,
por los cambios de condiciones se contraen con micro fisuras
que se disgregan por el secado y humedecimiento y su caída
por gravedad en pequeñas laminas, forman pequeños conos al
pie del talud, esto era más notorio en los cortes donde la
estratificación era perpendicular al trazo de la carretera Foto-2
En la superficie de la floresta de la selva virgen se presentaba
como depresiones de canales paralelos en el tipo de drenaje,
fácil de reconocer en las fotografías aéreas por los surcos
dejados, mejor expuestos en la parte superior de los cortes de
los taludes Foto-3.
Foto-2 Lutitas formando conos
Las lutitas de esta zona se caracterizan por la variedad de
tonos de colores de verde, gris oscuro, gris azulado, violado,
hasta el negro, esta última como un cisco de carbón son
arcillosa, y no plásticas como las limosas, arenosas finas y las
calcáreas
Foto-3 Erosión con surcos //s
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1.- Lgga-13.“Concepción moderna de las arcillas“Traduc A.M.V1965.IV Petrograhie des Roches Sedimentaires Carozzi,A-1963.
Foto-1 Lutitas entre areniscas
2.- Lgga-56. “Movimiento de Terreno” (Carretera Marginal TarapotoMoyobamba) Coautor, Ocampo A-1971.D..E. M de Transporte.
FINALMENTE
3.- Lgga-192. “Clasificación de Lutitas” A.M.V-2007.
Para mayor información sobre las lutitas ver la publicación
Lgga-192.
4.- Además las referencias consultadas en el Boletín Técnico MIG Nª18 , 2007. sobre “Análisis y comentarios sobre lutitas del Perú”
Esperamos más referencias de la presencia de lutitas en el
Perú, principalmente que hayan presentado problemas en las
obras de ingeniería civil y minera y como se han resuelto estos
inconveniente o si aún están sin solución. Información que
aumenta la experiencia y su aplicación geotécnica de los suelos
especiales en el Perú.
Este Boletín puede usar y divugar, solo dando su
referencia y autor, y es una contribución como
homenaje al la promoción PIC-57 en sus Bodas de
Oro.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST GRADO
GEOTÉCNICA Y MECÁNICA DE ROCAS
BOLETÍN TÉCNICO. M.I.G- N°18 (JULIO-AGOSTO).
(L.g.g.a-193)
ANÁLISIS Y COMENTARIOS
SOBRE ALGUNAS LUTITAS DEL PERÚ
Alberto José Martínez Vargas et al
Profesor Principal FIC-UNI: Emérito
Post Grdo-Geotecnia
Investigador en CISMID
LIMA – PERÚ
2007
LUTITAS - MIG-N° 18
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