NOTA TÉCNICA ❘

Mecanismos de formación del karst en Yucatán

Progradación Dunas

Agua dulce Intrusión marina

Paleocueva 1

Desarrollo activo de cueva

La existencia de la paleocueva adelgaza la lente de agua dulce

Aumento en el nivel del mar

Nivel 3

Nivel 2

Paleocueva 2

Descenso en el nivel del mar

Nivel 4

Nivel 3

Paleocueva 2

Paleocueva 1 Haloclina Disolución en zona de mezcla (haloclina) desarrollo de infraestructura. Muchas actividades de construcción modifican el drenaje local tanto superficial como subterráneo. Al modificar la cobertura vegetal e inducir infiltración concentrada con obras de drenaje en sitios particulares, se fomenta la disolución de la roca, que puede generar nuevos colapsos. El relleno de cavidades y cambio de pendientes también modifica el drenaje local, deriva en zonas inundables y crea nuevas zonas de disolución activa que representan un impacto potencial acumulativo (Tihansky, 1999).

Paleocueva 3

Paleocueva 1 Menor gradiente hidráulico debido a la existencia de paleocuevas de formación de diferentes niveles de cuevas: inicia el desarrollo de la cueva a la profundidad de la haloclina; al aumentar el nivel del mar, las cuevas se desarrollan más arriba; al disminuir el nivel del mar, estas cuevas quedan secas y las inferiores sumergidas. El gradiente hidráulico disminuye y se adelgaza la lente de agua dulce. de la falla del techo puede representar un riesgo geológico significativo. Asegurar la permanencia de las condiciones naturales de los sitios kársticos es fundamental por su importancia ambiental y cultural, así como por razones de seguridad.

Figura 5.

Los colapsos se presentan donde las cavidades o pasajes de las cuevas se agrandan más allá de los límites de la propia estabilidad del techo. La falla puede ser iniciada o acelerada por las cargas impuestas durante trabajos de construcción y constituye un riesgo geológico importante donde existen grandes cuevas a poca profundidad, como es el caso de la costa oriental de la Península de Yucatán.

Colapsos naturales y colapsos inducidos

La mayor parte de los colapsos se heredan de procesos naturales de disolución y erosión; sin embargo, el principal riesgo geológico a infraestructura es generado por cavidades y conductos que están activos en la actualidad y con potencial desarrollo de eventos de falla. El riesgo de nuevos hundimientos nunca se puede eliminar por completo, pero puede reducirse a niveles bajos y aceptables mediante un adecuado control de drenaje del agua subterránea (Waltham, 2008).

Los colapsos inducidos por actividades humanas pueden separarse en dos grupos: aquellos derivados de prácticas de uso del suelo y extracción de agua subterránea, y aquellos derivados de actividades y prácticas asociadas a construcción y

Las prácticas de ingeniería civil más comunes incluyen la perforación y pilotaje, inyección de concreto en cavidades subsuperficiales, construcción de refuerzos y difusores de tensión para dar soporte a la construcción y la compactación con martillo hidráulico o el uso de aplanadoras vibratorias para inducir colapsos de zonas débiles que se reforzarán posteriormente. Estas prácticas son únicamente paliativos de un problema que requiere un entendimiento integral que desde la planeación incluya todos los estudios y esfuerzos para prevenir impactos negativos.

Además, aunque los colapsos pueden tener impactos estructurales locales, pueden generar efectos regionales en el agua subterránea como recurso al transportarse largas distancias. Debido a que el material del colapso interactuará física y químicamente con el agua, pueden registrarse cambios en parámetros como turbidez, conductividad y oxígeno disuelto.

Identificaci N Del Karst

A menudo es difícil determinar claramente el tipo y la extensión de las expresiones kársticas en un área, debido a los complejos y variados procesos involucrados en su formación. La investigación inicial debe incluir el uso de datos geotécnicos existentes. Se debe realizar una prospección geológica del área inmediata y circundante del sitio para determinar las características kársticas y considerar la participación de consultores geotécnicos especializados en karst.

La identificación y delineación de las geoformas kársticas debe incluir: ubicación, distribución y dimensiones de las cavidades; profundidad y configuración de la roca en superficie; variación en las características físicas de los suelos; calidad del agua subterránea y sus patrones de flujo.

Por lo enunciado anteriormente, resulta necesario identificar las formaciones kársticas en el contexto del drenaje local a una escala entre decenas y centenares de metros, para prevenir efectos y minimizar impactos. Es recomendable contar con una caracterización detallada usando métodos de exploración geológica-geofísica directos e indirectos complementarios y analizarlos con el enfoque del karst, para la identificación de estructuras de alta vulnerabilidad. Entre estos métodos se pueden mencionar estudios directos que incluyen prospección geológica, mapeo y sondeos mixtos con recuperación de núcleo de roca para análisis en laboratorio; estudios indirectos de geofísica aplicada (eléctricos, electromagnéticos, gravimétricos y sísmicos) para caracterizar el karst en cuanto a estrato de roca seca, zona vadosa, estratos de roca saturada, conductos de drenaje subterráneo, estrato de agua dulce, estrato de zona de mezcla y estrato de agua salada. Pueden realizarse cálculos analíticos con los parámetros de la roca local, modelos numéricos de desplazamiento de elemento finito, así como estudio de cargas dinámicas.

Conclusiones

El karst presenta con frecuencia condiciones difíciles para los ingenieros y, a menudo, aquellos que sólo están familiarizados con roca insoluble lo entienden de manera inadecuada. Resulta necesario el reconocimiento de la escala de los riesgos geológicos, ya que una comprensión integral del karst es esencial para una buena práctica en ingeniería.

Una respuesta exitosa de ingeniería al riesgo geológico del karst requiere el conocimiento profundo de los mecanismos de karstificación, de los flujos de agua subterránea, colapsos y subsidencias, para que la generación moderna de ingenieros pueda diseñar estructuras y edificios seguros en este difícil terreno

Referencias

Dreybrodt, W. (2000). Chemistry of speleogenetic processes. En: Klimchouk et al. (Eds). Speleogenesis: evolution of karst aquifers. Huntsville: National Speleological Society.

Ford, D. C., y P. Williams (2007). Karst hydrogeology and geomorphology West Sussex: John Wiley & Sons.

Kambesis, P. N., y J. G. Coke (2016). The Sac Actun system, Quintana Roo, Mexico. Boletín Geológico y Minero 127(1): 177-192.

Tihansky, A. B. (1999). Sinkholes, West-Central Florida. En: Galloway, D., et al. (Eds). Land subsidence in the United States. USGS Circular 1182.

Waltham, A. C. (2008) Sinkhole hazard case histories in karst terrains. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 41(3): 291-300.

Waltham, A. C., y P. G. Fookes (2003). Engineering classification of karst ground conditions. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 36(2): 101-118.

Waltham, A. C., et al. (2005). Sinkholes and subsidence karst and cavernous rocks in engineering and construction. Springer.

White, W.B. (1988). Geomorphology and hydrology of karst terrains. Nueva York: Oxford University Press.

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