Geotecnia del ATC. Desde el origen de la polémica a la caracterización geotécnica.

El tema de la geotecnia del ATC lo hemos tocado mucho últimamente en el blog. Es una polémica que pilla geográficamente cerca a este autor y por lo tanto, he sido siempre muy permeable a todo lo que se ha dicho y escrito. Creo que se ha dado demasiado la voz a políticos y a asociaciones, y poco a los especialistas. Siempre tuve ganas de escribir sobre todo lo que rodea a la geotecnia del ATC de manera didáctica, para que las personas que son ajenas a esta área de conocimiento puedan llevarse una idea lo más clara posible de cuál es la problemática, el nivel de esta y cómo se puede afrontar.

La Geotecnia del ATC en tres entradas

En el post de hoy vamos a compilar las tres entradas sobre la geotecnia del ATC que hemos visto en el blog. Así que prepárense porque será bastante largo. A cambio tendrán la ventaja de tener en un solo post toda la información (por si la quieren compartir …) En cualquier caso, si los quieres ver de uno en uno, aquí les dejo los enlaces:

  • Geotecnia del ATC. Centro de la polémica: En él se explica en qué consiste esta instalación, cuál fue la influencia de la geología en la designación de la ubicación y las razones por las que la geología está en el centro de la polémica.
  • Geotecnia del ATC. Enclave geológico: En esta segunda entrega se realiza un resumen de los que serían las condiciones geológicas regionales, comarcales y, sobre todo del emplazamiento.
  • Geotecnia del ATC. Caracterización geotécnica: En la última entrega se describen geotécnicamente los materiales que conforman el emplazamiento y cómo pueden llegar a producir patologías en la cimentación de la instalación, así como las posibles soluciones que podemos plantear.

En cualquier caso, os animo a leerlo entero. He añadido cosas y he modificado otras que creo que puedan servir para ser más claro.

Geotecnia del ATC: Centro de la polémica.

Aclaraciones previas: ¿qué es el ATC?

Afortunadamente, este blog tiene muchos lectores de fuera de España (más del 60%) así que sobre todo por respeto a ellos, y también para poner a todos en composición de lugar, vamos a hacer algunas aclaraciones:

  1. Procedencia de la información. Fundamentalmente procede de los datos y publicaciones que están en la web de ENRESA (Empresa Nacional de Residuos Radiactivos S.A.) También utilizo información de terceros y el conocimiento personal que tengo de esos terrenos.
  2. El ATC es una instalación industrial que almacenará durante, al menos 60 años, todo el combustible gastado y los residuos de alta actividad de las centrales nucleares españolas. Si quieres conocer más sobre cómo es este tipo de instalaciones, le invito a pinchar aquí.
  3. En el 2006 se creo una Comisión Interministerial y en el 2011 el Estado designó al municipio conquense de Villar de Cañas como sede del ATC.

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Influencia de la Geología en la designación de la sede del ATC.

El proceso de selección fue un poco peculiar. El Estado planteó que los municipios que tuvieran interés en albergar esta instalación propusieran un emplazamiento. A esta llamada acudieron finalmente nueve de toda España. De cada emplazamiento se realizó una ficha técnica en la que se analizaba principalmente y de manera muy sucinta:

  • Terrenos: Extensión, topografía, geología, geotecnia, meteorología, etc.
  • Medioambiente: Hábitats, espacios protegidos, etc.
  • Socioeconómicas: Tejido industrial/empresarial, etc.
  • Entorno: infraestructuras del transporte, distancias relevantes (núcleos de población, centros industriales, etc.), disponibilidad de recursos, etc.

Es en estas “fichas” donde por primera vez entra en juego la geología y geotecnia del ATC. En este momento es bueno comentar lo siguiente: de todas las características que se estudiaron en ese informe, la única que requiere reconocimiento físico del terreno, ensayos in situ y de laboratorio y el posterior análisis; es el de la geología y geotecnia del emplazamiento. El resto se pueden evaluar bien de manera bibliográfica. Esto lo sabían bien quién/quiénes desarrollaron las fichas (por cierto, son anónimas) ya que en todos los potenciales emplazamientos hacen ver las limitaciones de la información aportada y que debería ser detallada y ampliada si finalmente el emplazamiento (el que fuese) era elegido.

En general todos los emplazamientos, con las reservas presentadas, eran “buenos” o “no presentaban ningún inconveniente”. Pero, precisamente en Villar de Cañas, el autor anuncia lo que posteriormente será el argumento de la polémica: la presencia de intercalaciones de niveles de yeso, por su propia naturaleza, pueden sufrir procesos de disolución.

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Comentarios importantes sobre la polémica de la geotecnia del ATC.

  • Avisa que los terrenos, con presencia importante de niveles yesíferos, puede ser fuente de patologías asociadas a la cimentación. Eso sí, deja cualquier decisión a las conclusiones que se puedan sacar de futuras investigaciones de detalle del terreno.
  • Comete, en mi opinión, un exceso. Hace un juicio de valor al expresar que, en caso de existir procesos de disolución de los yesos, sería mejor descartar este emplazamiento. Esto no se puede decir sin investigaciones de detalle. Primero hay que evaluar la dimensión del riesgo (si es que existe) y luego analizar si las técnicas existentes para eliminarlo o mitigarlo son adecuadas. Si existe el riesgo y hay soluciones en el mercado, lo siguiente sería evaluar económicamente el sobre coste.

Dicho esto, la verdad es que no me hubiese gustado estar en la cabeza del autor. Te sientes en la obligación de pronunciarte sobre un terreno que es muy común en la meseta central, y que en otros lugares se han relacionado con patologías en infraestructuras y edificación. Todo sin tener ninguna herramienta, sólo el MAGNA, fotos aéreas y vistas de campo. Es como pedirle una opinión a un médico con una simple inspección visual. Un brete.

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Imaginemos que tenemos dos emplazamientos…

No sólo la geotecnia del ATC importa. Aquí lo vamos a analizar

Emplazamiento  A. Situado en la sierra de Gredos,  aislado a 2000 msnm, en el que debido a que es un terreno granítico, no presenta patologías para la cimentación y tiene unas características geomecánicas que permiten emplear una cimentación de bajo coste (zapatas aisladas).

Emplazamiento B. El de Villar de Cañas. Suponemos que existen patologías que se pueden tratar pero van a suponer un coste «X». Como veremos más adelante, el terreno de Villar de Cañas, por su naturaleza, podrían utilizarse también zapatas aisladas para su cimentación sin las patologías a un coste (C). Bien, si se lleva a cabo el proyecto el coste final sería C+X.

La pregunta es, ¿hemos tomado una buena decisión haciendo el ATC en Villar de Cañas? Pues aún no lo sabemos porque no sabemos cuánto hubiese el ATC en Sierra de Gredos. Seguro que la cimentación hubiese sido más barata, pero hay otras partidas que hubiesen sido más caras que en Villar de Cañas: Realizar carreteras hasta un lugar incomunicado, excavaciones, poblados y servicios públicos para que vivan los trabajadores, … Por no hablar del coste una vez puesto en operación, el impacto económico positivo que puede tener en una región u en otra, etc.

Es importante que todos sepamos, sea cual sea el proyecto, que sólo se puede hablar de sobre costes en dos ocasiones:

a) Cuando se han analizado dos o más opciones.

b) Si un proyecto estaba previsto ejecutarlo con un coste (C+X) y termina teniendo un coste de (C+X+W). Siendo el sobre coste W.

La Geotecnia del ATC en el centro de la polémica.

La realidad es que la elección del emplazamiento, seguramente por otros motivos, ha estado en entredicho desde el primer momento. El argumento principal que se ha venido empleando es acerca de los terrenos. Comentar lo siguiente:

  • Una cimentación es la “solución” para que sea segura la interacción entre un terreno, con unas determinadas características geotécnicas, y una determinada estructura. Es decir, tanto el terreno como la estructura son inputs y el tipo de cimentación (zapatas, losas, pilotes, …) es el output de estos dos inputs. Alguno pensará, ¿no se pueden modificar el terreno y la estructura? La respuesta es: sí, por supuesto. Por ejemplo, al terreno se pueden aplicar técnicas que “mejoren” ciertos parámetros geotécnicos (capacidad portante, permeabilidad, etc.)
  • Los que nos dedicamos a esto sabemos que un terreno, sea suelo o roca, desde el punto de vista geotécnico, nunca puede ser calificado, y mucho menos, como “bueno”, “adecuado”, “conveniente”, o como se ha dicho mucho respecto al emplazamiento de Villar de Cañas, “no sirve” o «sí sirve». Es bueno aclarar el proceso: a partir de un reconocimiento del terreno (sondeos, geofísica, ensayos de laboratorio, …) podemos describirlo con parámetros objetivos. A partir de estos podemos “clasificarlo geotécnicamente” y a partir de ahí, hacer un análisis que nos permita sacar ciertas conclusiones que irán encaminadas a proponer soluciones de cimentación y/o de mejora del terreno. La verdad es que cualquier juicio de valor, sobre todo hechos por personas que no son especialistas en la materia, vengan de donde vengan, deben ponerse en entredicho.

Aspectos en los que se centran las críticas

  • La presencia de niveles de yeso. Como veremos más adelante, en el que haremos una descripción del terreno, constataremos que estos niveles existen, cuál es la situación actual y qué riesgos geológicos pueden llevar asociados.
  • El riesgo sísmico del emplazamiento. Esto lo vamos a resolver ahora mismo. El territorio español, como la mayoría de los países tienen una normativa sismorresistente (NCSE-02). En la misma se define la peligrosidad sísmica en función de la aceleración sísmica básica (ab).

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Así mismo, también se analiza el enclave tectónico, histórico de terremotos destructivos, fallas de primer grado, etc. La conclusión es que el riesgo sísmico del emplazamiento es bajo.

Enclave geológico para entender la Geotecnia del ATC.

Una de las cosas buenas que ha traído este proyecto es que se ha realizado un reconocimiento geológico e hidrogeológico muy de detalle en una zona “abandonada” en este aspecto. Esto ha permitido tener un conocimiento más profundo de la geología del entorno, así como de sus singularidades.

Toda la información la he extraído del documento llamando “Estudio de caracterización del emplazamiento del ATC de Villar de Cañas (Cuenca) y de la zona de influencia de la instalación” que forma parte del dossier “Solicitud de autorización previa”. Si queréis, os podéis descargar el documento completo en este link. También he tomado ilustraciones del libro “Geología de España” del profesor Ignacio Meléndez Hevia, que animo encarecidamente a leer. Una joya.

En las siguientes líneas vamos a intentar explicar la historia geológica, la serie estratigráfica regional, comarcal y local; así como la hidrogeología regional y del emplazamiento. Algo parecido algo que hicimos con el post de la geología de Londres (pincha aquí).

Marco geológico regional

Lo primero que hay que hacer es encuadrar nuestra área de estudio dentro del marco geológico de la Península Ibérica. El emplazamiento se sitúa en la parte sur de la Sierra de Altomira, cerca del borde de la Depresión Intermedia (cuencas Mesozoicas). Esta zona está suavemente plegada y es una transición entre la Cuenca del Tajo (que también es una cuenca mesozoica) y la Cordillera Ibérica.

En la siguiente figura podemos ver los principales Dominios Geológicos dentro de la península ibérica.

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En la siguiente imagen hemos tomado el Google Earth y le hemos ampliado un poco la zona de estudio. Podemos ver cómo el emplazamiento (dentro de la Depresión Intermedia) está entre dos relieves importantes como son la Sierra de Altomira y, sobre todo, el Sistema Ibérico.

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Historia Geológica comarcal

Durante gran parte del Mesozoico (252 m.a. hasta 72 m.a.) la península ibérica se encontraba en régimen extensional vinculado a la apertura del Atlántico, lo que permitió la entrada del mar en nuestra zona de estudio. En este ambiente marino se produjo sedimentación de materiales procedente del Macizo Ibérico y otros relieves que hoy ya no se reconocen, así como la propia que genera el mar. Durante este largo periodo, sobre todo entre en Jurásico (201 m.a. hasta 145 m.a.) y el Cretácico (145 m.a. hasta 66 m.a.) se produjeron regresiones y transgresiones (bajadas y subidas relativas, respectivamente, del nivel del mar) que dieron como resultado la variedad de materiales depositados en ambientes que encontramos en la zona (calizas, margas, dolomitas, etc.)

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Al final del Mesozoico (83 m.a. hasta 72 m.a.), el régimen tectónico cambia a convergente y la aproximación de la península ibérica a Eurasia produce la creación de los relieves alpinos: Pirineos (y su cuenca antepaís, la Cuenca del Ebro), Cordillera Ibérica y Cadena costero-catalana. En estas dos últimas, la fase de compresión se produjo de manera más tardía (Oligoceno, 33 m.a. hasta 23 m.a.)

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La colisión del bloque de Alborán (Africa) con el Macizo Ibérico durante el Mioceno Inferior (Oligoceno, 23 m.a. hasta 20 m.a.), además de producir el levantamiento del Sistema Bético, estableció un régimen compresivo en la península que dio lugar al levantamiento del Sistema Central y la reactivación del Sistema Ibérico. Durante el Mioceno Medio (12 m.a. hasta 11 m.a.), en nuestra zona de estudio se establece un régimen tectónico distensivo relacionado con la apertura del surco de Valencia, que permitió la configuración de las cuencas cenozoicas.

Todos estos hechos generan los depósitos que vamos a describir a continuación y que aparecen formando una estructura sinuosa de anticlinales y sinclinales en nuestra zona de interés.

Marco geológico comarcal

Teniendo en cuenta este encuadre geológico regional y la historia geológica, podemos poner el foco en el entorno más próximo del ATC. Destacamos dos conjuntos litológicos, que se asientan bajo un basamento paleozoico (358 m.a. hasta 254 m.a.), que veremos cómo se relacionan con la historia geológica de la zona.

Las siguientes imágenes nos van a servir para apoyarnos en la descripción del marco comarcal.

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Conjunto Mesozoico (252 m.a. hasta 72 m.a.)
  • Triásico (252 m.a. hasta 201 m.a.). No aflora en la zona, así que no lo describiremos.
  • Jurásico (201 m.a. hasta 145 m.a.). Son materiales carbonatados típicos de plataforma continental: calizas, dolomías, margas, …
  • Cretácico (145 m.a. hasta 66 m.a.). Ya comentábamos que en este periodo hubo muchos procesos de subidas y bajadas relativas del nivel del mar. Esta es la razón que tengamos depósitos continentales y de plataforma continental somera como son arenas, arcillas, margas, calizas, calizas brechoides, etc.

Los materiales jurásicos y cretácicos afloran en la Sierra de Zafra, la de Villares del Saz, la de las Ramblas o la de Almonacid constituyendo el núcleo de los anticlinales.

Conjunto Cenozoico (66 m.a. hasta la actualidad)

Es durante este periodo que la zona la Depresión Intermedia se configura como la conocemos actualmente, debido a procesos compresivos de la orogenia alpina. Todos los materiales que se encuentran hoy en día se depositaron en ambiente continental (fluvial, lacustres, gravitacionales, …)

  • Paleógeno. Desde el Eoceno al Ageniense (33 m.a hasta 20m.a). El material que encontramos es muy variado: Conglomerados, areniscas, yesos, arcillas, lutita y calizas.
  • Unidades Neógenas. Desde el Ageniense al Turoliense (20 m.a hasta 8m.a). Estos depósitos comienzan a depositarse con la reactivación la Cordillera Ibérica. Esto generó en primer lugar abanicos aluviales en la cuenca (conglomerados, areniscas, arcillas rojas) que se corresponden con la Primera Unidad Neógena. Sobre estos materiales se superponen el resto de unidades neógenas cuyos materiales dependen del ambiente deposicional en que se produjeron. Es por ello que encontramos gran variedad de materiales: yesos primarios masivos conglomeráticos y arenosos (Segunda Unidad); carbonatados y margosos (Tercera Unidad, que no aparece en nuestra área de estudio); conglomerados, arcillas, limas, margas y calizas (Cuarta Unidad)

Como vemos, este conjunto es muy heterogéneo litológicamente debido a que se depositaron en una diversidad de ambientes continentales. Por último, añadir que los encontramos en los sinclinales.

Marco geológico local. Claves sobre la geotecnia del ATC.

El emplazamiento del ATC se localiza en el núcleo del sinclinal de Villar de Cañas, que se conforma entre el anticlinal de la Sierra de Zafra-Villares del Saz y el anticlinal de la Sierra del Pedrajas-El Pintado (Almonacid-Fuentelespino).

En el siguiente esquema se puede ver, en planta, cómo se estructura la geología de la zona con suaves anticlinales, donde afloran los materiales mesozoicos, y sinclinales, donde encontramos la gran diversidad de materiales cenozoicos.

geotecnia del ATC, Villar de Cañas, almacén temporal centralizado, ATC, geotecnia, geología, yesos, sísmica, hidrogeologíaComo hemos dicho, los materiales son enteramente cenozoicos. Para describir los materiales que se encuentran en el subsuelo del emplazamiento nos apoyamos en un sondeo realizado justo en el emplazamiento previsto para el ATC.

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El siguiente bloque-diagrama puede que nos ayude a todos a visualizar los materiales que aflora y los que quedan ocultos de la superficie.

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Pasamos a describirlos de manera muy sucinta. Básicamente tenemos dos grandes unidades:

  • Unidades Inferiores (LI/AL; AI; LI): Se corresponden con la primera Unidad Neógena y encontramos lutitas con intercalaciones de areniscas (como la de la siguiente foto). Se encuentran yesos centimétricos diseminados. Espesor de más de 100 metros.

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  • Unidades de Balanzas: Se corresponde con la segunda Unidad Neógena. Podemos encontrar tres niveles.
    • Lutitas Inferiores de Balanzas (LBI): Lutitas y limos arenosos rojizos, que frecuentemente tienen cristales de yesos. A veces aparecen intercalaciones yesíferas métricas. Espesor entre 6 y 10 metros.

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    • Yesos de Balanzas (YB): Yesos blancos con intercalaciones de niveles de lutitas, que contienen cristales de yeso secundario. Espesor entre 75 y 100 metros.

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    • Lutitas Superiores de Balanzas (LBS): Lutitas rojizas que frecuentemente presentan cristales de yeso secundario, con alguna intercalación yesífera submétrica. Puede alcanzar un espesor a los 40 metros.

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Masas de agua subterráneas regionales.

La hidrogeología es una aspecto muy importante a la hora de estudiar la geotecnia del ATC. Distinguimos dos grandes masas, asociadas cada una de ellas a un tipo de terreno:

Conjunto Mesozoico.

Los materiales carbonatados del Jurásico y Cretácico, de permeabilidad variable pero elevada, dan lugar a acuíferos extensos de interés regional.

La recarga del acuífero se produce principalmente por infiltración de la precipitación directa sobre sus afloramientos permeables. La descarga se produce sobre todo hacía otros acuíferos, aunque también es interesante la descarga superficial hacia los ríos Záncara y Cigüela.

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Conjunto Cenozoico.

Son menos interesantes debido a su baja permeabilidad y los abundantes cambios de litología que hacen que su continuidad lateral sea reducida. Pero el hecho que exista esta variedad litológica, con materiales que pueden ser bastante permeables, dan lugar a una multiplicidad de niveles acuíferos de carácter local.

Al igual que el anterior acuífero, la recarga se produce por infiltración de la precipitación directa sobre los afloramientos permeables. La descarga se produce hacia cursos de agua de carácter local, destacando por su interés medioambiental la laguna del Hito.

En la siguiente imagen podemos ver cómo el límite de este acuífero está constituido por los relieves mesozoicos.

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Hidrogeología de carácter local. Clave en la geotecnia del ATC.

Como ya hemos visto, el área de estudio se encuadra en materiales cenozoicos. A pesar de tener gran heterogeneidad de materiales y cambios, tanto en profundidad como lateralmente, podemos distinguir:

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A escala local, el nivel freático está muy próximo a la superficie (2-3 metros), ajustándose a la topografía del terreno, y que puede fluctuar en función de las precipitaciones llegando casi a la superficie en época de lluvias copiosas.

En el siguiente esquema vemos los flujos del agua subterráneas en este acuífero, en función del tipo de material, y cómo finalmente, terminan en el río Záncara.

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Con la descripción de las condiciones hidrogeológicas completamos el resumen de los que serían las condiciones geológicas regionales, comarcales y, sobre todo del emplazamiento.

Caracterización geotécnica.

Ya vimos en los párrafos anteriores que son dos niveles litológicos de interés en la geotecnia del ATC y en los que nos vamos a centrar a la hora de diseñar la cimentación de estas instalaciones.

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Características geotécnicas

A continuación, vamos a pasar a describir geotécnicamente los materiales. Daremos algunos parámetros, pero sobre todo resaltaremos los aspectos que pueden generar patologías en la cimentación. También daremos algunos comentarios sobre cómo se podría profundizar en el análisis y qué soluciones se pueden emplear para evitar patologías.

Lutitas Rojizas (LBS)

Es el material más abundante en el subsuelo del emplazamiento. Dentro de las lutitas aparecen de manera escasa paquetes delgados de yeso. El espesor de las lutitas es bastante importante.

La “lutita” es una roca sedimentaria constituida por granos muy finos (arcillas y limo). Como roca que es, tiene gran capacidad portante. Como veremos más adelante, guarda un punto interesante.

Los valores medios estimados para este nivel, y que más nos interesan:

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Este nivel puede aparecer alterada en algunas partes del emplazamiento. Esto hace que sus propiedades resistentes se reduzcan y no sea un terreno apto para una cimentación mediante zapatas aisladas. En algún sondeo se ha localizado algún nivel de grava yesífera, que podría ser el residuo de una disolución parcial de las intercalaciones de yesos.

Yesos y lutitas (YBT4)

Aparece principalmente el SE del emplazamiento. Si no está alterado, es geotécnicamente muy competente, con presiones admisibles para zapatas aisladas equivalentes a las lutitas inalteradas (4,0 kgf/cm2). Así mismo, si no están alteradas, pueden considerarse impermeables.

En general está poco fracturado y a la vista de los sondeos realizados, no se ha localizado ninguna cavidad. Sobre este asunto, profundizaremos un poco más adelante.

Posibles patologías en la cimentación. Soluciones.

Cuando uno va caminando por el campo no se imagina los secretos que puede guardar. Y este campo de “La Manchuela” no es una excepción.

Expansividad de las lutitas.

Un terreno expansivo es aquel en el que se pueden producir cambios volumétricos si se producen cambios en la humedad del suelo. Este fenómeno no aparece en todos los terrenos, ya que depende de la composición mineralógica y del tamaño de grano. La cuestión es que a partir de ensayos de identificación básicos podemos “sospechar” que el terreno puede ser expansivo.

Este asunto lo tratamos en un antiguo post del blog (pincha aquí) y en él veíamos que el “límite líquido” y el “índice de plasticidad” nos podrían hacer sospechar. Las lutitas tienen valores medios de 53 y 25 respectivamente.

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Esta misma conclusión tuvieron los técnicos que hicieron el reconocimiento del terreno, ya que han hecho ensayos de potencial de hinchamiento, y los que son más interesantes, de presión de hinchamiento. De este último dato se tienen valores de 7,0kgf/cm2. Esto es un aspecto muy peligroso ya que, aunque “carguemos” una zapata aislada a la máxima presión admisible del suelo (4,0kgf/cm2), si el terreno se expande a su mayor potencial, tendría la capacidad de levantar la cimentación con una presión de 3,0kgf/cm2. Es cierto que es complicado que esto suceda, pero incluso si no se desarrolla a su máximo potencial, es peligroso. Este fenómeno no sólo afecta a los elementos de cimentación. También hay que hacer las consideraciones correspondientes a los muros de contención o de sótano.

Posibles soluciones a la expansividad de las lutitas

A continuación, vamos a ver cómo se debería afrontar esta situación.

Lo primero que hay que hacer es realizar un reconocimiento pormenorizado y diferenciado de los terrenos que albergaran los distintos edificios que conforman las instalaciones. No necesariamente todo el terreno que aflora va a tener el mismo potencial expansivo. De esta manera podremos dar soluciones específicas a cada edificio.

Para que un terreno desarrolle su potencial expansivo es condición indispensable que se produzcan cambios de humedad en el subsuelo. Es por ello que sería recomendable proyectar elementos de impermeabilización específicos para evitar que se produzcan cambios de humedad en el subsuelo.

Algo que hay que tener en cuenta es que, a pesar de poner medidas para “tapizar” los alrededores de los edificios, el terreno puede sufrir cambios de humedad. Como veíamos un poco más arriba, el nivel freático es muy superficial (2 -5 metros) llegando a casi la superficie en época de fuertes lluvias. Sabiendo esto podemos considerar que los cinco primeros metros del terreno pueden sufrir cambios de humedad debido a fluctuaciones del nivel freático. Para esto se pueden buscar un tipo de cimentación que apoye bajo esta “capa activa” de cinco metros (zapilotes, pilotes, …)

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Problemas de humedades.

Sin duda es algo que a muchos lectores les resultará familiar. Un nivel freático tan superficial es muy probable que algún muro se encuentre bajo este, ya sea porque es un sótano o porque el rebaje del terreno para encajar el edificio en la topografía del terreno. No es un asunto que en sí mismo deba traer patologías importantes en la cimentación, pero sí que puede afectar a la habitabilidad de las instalaciones. Algunas soluciones pasan por proteger con geotextiles el trasdós del muro y proyectar elementos que permita drenar el agua freática.

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Agresividad de suelos y agua.

Como ya hemos visto, el terreno que servirá de cimentación de las instalaciones serán principalmente lutitas con presencia de yesos (Sulfato de Calcio hidratado). Esto significa, y así ha sido constatado en los análisis químicos, que el suelo y el agua freática tendrá una importante concentración de sulfatos. Que el suelo y/o el agua tenga una concentración alta de sulfatos es una situación bastante común en los suelos de España por lo que la normativa tiene implantada las medidas a tomar. Estas pasan básicamente por incrementar el recubrimiento de la armadura de la cimentación y aumentar la resistencia del hormigón vía cantidad mínima de cemento o relación agua/cemento. 

Lutitas alteradas.

Como hemos visto, las lutitas que tiene una capacidad portante muy alta, pueden aparecer alteradas en algunas partes del emplazamiento. El estar expuestas al medio ambiente, fundamentalmente a la acción del agua de lluvia, hace que se pierda el “cemento” que une las partículas de arcillas y que da a las lutitas esa condición de «roca». Como veíamos un poco más arriba, la presión admisible se reduce drásticamente y hace que no sea viable la cimentación mediante cimentación directa, por lo que habrá que optar por otras soluciones como son losas de cimentación o pilotes.

Disolución de yesos.

Dejamos el plato fuerte para el final, que es sin duda el que más ha dado que hablar.

Los yesos aparecen de dos maneras: masivos, con niveles de limos intercalados y como intercalaciones submétrica dentro del nivel de lutitas. Es importante señalar que, en zonas del emplazamiento los yesos masivos constituirán el soporte de la cimentación.

Al igual que terrenos calizos, los terrenos yesíferos pueden sufrir procesos de disolución y crear verdaderos sistemas de cuevas y galerías, como en Sorbas (Almería). Este caso extremo no es el caso de los terrenos de Villar de Cañas.

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Si estas cavidades son superficiales pueden llegar a colapsar creando dolinas. Si el proceso de karstificación está activo el proceso de «dolinización» es bastante rápido, apareciendo las dolinas de manera súbita.

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Ver vídeo (https://cadenaser.com/emisora/2019/12/27/ser_cuenca/1577464634_843667.html?fbclid=IwAR0HmEPVmiJwUQrOmiWSsM8kJGD4lbSHI0yo_N90LTR5w2mkMjLy2gVD4B0)

Está documentado (en España y el mundo) que el fenómeno de disolución de rocas evaporativas, de la que forma parte los yesos, han sido causa de numerosas afecciones a infraestructuras y edificios, por lo que conviene tomarse este asunto con la seriedad necesaria. Un dato importante es que los afloramientos de yesos son muy abundantes en España, alrededor del 30% de la superficie de las cuencas cenozoicas, que constituyen casi la totalidad de la mitad Este de la península.

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El yeso (CaSO4 2H2O), en condiciones de laboratorio, tienen una solubilidad en agua pura de 2.5g/l (en sal común es 260g/l). Esta solubilidad y su movilización depende de muchos factores: la solución tenga iones de cloro, magnesio o sodio; cómo sea el flujo de agua entre las partículas de yeso (intergranular, fisuras, cavidades, …) o el régimen del agua subterránea (turbulenta o laminar). En fin, el proceso de disolución de yesos y la posible creación de cavidades es un proceso bastante conocido.

Principales observaciones

En el documento que nos está sirviendo de fuente de las investigaciones realizadas (pincha aquí) se ha prestado especial atención a este asunto. Podemos destacar dos observaciones:

  • En el entorno del emplazamiento aparecen con bastante frecuencia dolinas de borde difuso y campos de lapiaces. La existencia de lapiaces es indicativo de que la disolución superficial de estos materiales es activa, aunque sobre todo hay que prestar atención a las dolinas, cuya génesis es por colapso de cavidades.
  • Como decíamos más arriba, el yeso también aparece en el emplazamiento del ATC, en general poco fisurado. En ningún sondeo se han encontrado cavidades, salvo alguna brecha yesífera que es indicativo de procesos de disolución.
Comentarios y posibles alternativas
  • Los afloramientos yesíferos son menos abundantes en el cuadrante NO del emplazamiento así que lo ideal sería situar en esa zona las instalaciones más sensibles del ATC, ubicando el resto de edificios auxiliares en el resto del emplazamiento.
  • Los sondeos no es un procedimiento adecuado para localizar cavidades, ya que es una metodología que sólo nos da información del punto en el que se ejecuta.
  • El documento indica que se han realizado investigaciones geofísicas que nos permiten tener una información global sobre la presencia de cavidades, y que en base a su análisis se planificaron los sondeos. En el documento no se precisa qué técnicas geofísicas se usaron, pero las más recomendables para localizar cavidades a baja profundidad son la microgravimetría, resistividad eléctrica del terreno y el georadar. En cualquier caso, cualquier investigación específica sería bienvenida.
  • Las medidas antes comentadas para evitar cambios en la humedad del suelo, también favorecerá a que no haya flujos de agua bajo el emplazamiento y protejamos el subsuelo de procesos de disolución.
Tratamiento del terreno.

Si finalmente se localizan en subsuelo cavidades, la mejor técnica de tratamiento del terreno es mediante inyecciones de lechada de cemento o microcemento.

  • Una solución alternativa y que habría que estudiar con mucho detenimiento es la de realizar un muro pantalla perimetral que quede «empotrado» en un nivel claramente impermeable y/o que tenga una profundidad tal que se impidiera la entrada de agua a través del trasdós de los muros. Este muro se puede realizar en toda el área del ATC o en las zonas donde se ubiquen las instalaciones más sensibles. Tras realizar el muro pantalla, se debería bombear toda el agua freática del subsuelo del recinto. Con esta solución, tendríamos un recinto de partida seco con lo que solucionaríamos la posible activación de procesos de disolución de yesos y de expansividad.

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Consideraciones de esta solución

Esta solución si funciona es muy efectiva, pero hay que señalar que es cara y requiere que tengamos en cuenta:

      • El muro pantalla se debe realizar con altos estándares de calidad. No nos podemos permitir que no se alcance la profundidad de diseño o que las juntas entre paneles estén mal ejecutadas. Si quieres conocer más sobre cómo se ejecuta este tipo de estructuras, te dejo un par de links:

Ejecución de muro pantalla con junta trapezoidal (plana) y circular.

Ejecución de muro pantalla con junta trapezoidal y circular II.

      • Como hemos visto cuando describíamos los materiales que de manera más especial afectan a la geotecnia del ATC, el terreno es en términos generales bastante impermeable, por lo que el sistema de bombeo debe ser diseñado con cuidado para que sea efectivo.
      • A pesar de dejar el recinto «seco», el agua de lluvia puede infiltrase en el recinto. Es por ello que se deberá diseñar una pavimentación y unos jardines que impidan la infiltración de la lluvia en el subsuelo.
      • Como medida de control, se debería dejar instalados unos piezómetros que permitan controlar si el muro pantalla y la pavimentación están funcionando correctamente.
  • Por último, es recomendable hacer seguimiento de posibles procesos de disolución de los yesos a lo largo de la vida útil de la instalación. Para esto lo mejor es analizar la salinidad del agua freática. Un aumento en la concentración de iones sulfato nos puede indicar que hay procesos de disolución de yesos, lo que nos permitirá tomar medidas preventivas. Este seguimiento se puede complementar con tomografías eléctricas periódicas, que pueden servirnos para localizar posibles flujos de agua en el subsuelo.

Alguien podrá pensar que este emplazamiento es problemático, y no diremos aquí que no es así; pero también tiene cosas muy positivas, como es la gran capacidad portante. Hay que indicar que, todos los terrenos, de una manera o de otra, presentan particularidades y la obligación de los técnicos es estudiarlas en profundidad y tomar las medidas necesarias para controlar los riesgos.

Conclusiones finales

Como conclusión me gustaría explicar porque merece la pena entrar a analizar la geotecnia del ATC. En muchos ámbitos, cuestiones que deberían ser dilucidadas por técnicos y basados en análisis objetivos, se ven utilizadas desde otros ámbitos de la sociedad. La idea es que el lector, sea cual sea su nivel de conocimientos sobre geología y geotecnia, pueda ser capaz de “separar el grano de la paja”, y poder ofrecer una imagen de este asunto libre de “ruido”. Este blog también va de poner en valor el trabajo que realizamos los técnicos especializados en geotecnia y tratamientos del terreno.

Espero que los lectores, más allá de la polémica que puede rodear la geotecnia del ATC, hayan podido aprender sobre la geología de la zona y adquirir conciencia de lo importante que es la geotecnia a la hora de planificar infraestructuras.

Muchas gracias.

Desdeelmuretehttp://www.desdeelmurete.com
Blog de Geotecnia, cimentaciones y Tratamientos del terreno

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