Caracterización geotécnica de los depósitos deltaicos holocenos del río Guadalhorce en Málaga

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Figura 6. Nivel de rellenos antrópicos apreciable en superficie.

Tierra y Tecnología nº 41 | Texto y fotografías | Roberto Álvarez de Sotomayor Matesanz, eurogeólogo, máster en Ingeniería Geológica y Geotecnia, y Nuria Álvarez García, geóloga.

En las cercanías de la ciudad de Málaga, junto al Paraje Natural de la Desembocadura del río Guadalhorce y en su llanura deltaica, aparecen interesantes depósitos holocenos que se corresponden con facies finas de decantación, dando lugar a estratos limosos y arcillosos con potencias de hasta 50 m.

Figura 1. Delta del río Guadalhorce.
Figura 1. Delta del río Guadalhorce.

Los alrededores del delta del río Guadalhorce (figura 1) se caracterizan por la presencia, bajo depósitos antrópicos de hasta 5 m de espesor, de estratos lutíticos holocenos asociados a la última fase de transgresión flandriense y a la posterior estabilización del nivel del mar, alcanzado hace unos 6.000 años. Como consecuencia de dicha estabilización se desarrollan los deltas actuales del margen del mar de Alborán (Hernández-Molina et al., 1992) constituidos por una cuña sedimentaria progradante.

La evolución y desarrollo de este prisma sedimentario se ha relacionado con fenómenos autocíclicos que generan fases de crecimiento y progradación, así como con fases de avulsión y abandono deltaico, considerando un desarrollo fundamentalmente horizontal en la evolución sedimentaria (figura 2).

Los materiales aquí descritos en función de sus características geotécnicas, corresponden a cuerpos sedimentarios progradantes con geometría cuneiforme. Están asociados a depósitos lutíticos, que pueden alcanzar potencias de hasta50 m, y se corresponden con un cuerpo deltaico de edad Holoceno; se caracterizan por ser depósitos de tipo limoso y arcilloso que se dividen en dos niveles geotécnicos. El nivel superior conformado por limos arcillosos y arcillas limosas de tonalidad marrón y el nivel inferior caracterizado por limos arcillosos y arcillas limosas de tonalidad grisácea.

Figura 2. Modelo sedimentario de las cuñas deltaicas holocenas del río Guadalhorce.
Figura 2. Modelo sedimentario de las cuñas deltaicas
holocenas del río Guadalhorce.

El área de estudio, situada a escasos 3 km de la línea de costa actual, y a unos 300 m al NE del cauce actual del Guadalhorce, destaca por la existencia de facies lutíticas depositadas en la zona de transición del delta, que era ocasionalmente atravesada por canales y afectada por tormentas, dando lugar a la aparición de facies arenosas, habiéndose detectado solamente en los sondeos niveles centimétricos arenosos intercalados entre la lutitas.

La sedimentación holocena del bajo valle del río Guadalhorce es de carácter siliciclástico, condicionada por el carácter torrencial de los sistemas fluviales de aportes, y por una escasa influencia del oleaje y las mareas. Estos factores desarrollan pequeños cuerpos deltaicos que no progradan más allá de los sectores internos del dominio de la plataforma externa, encontrándose intensamente afectados por la interacción de la dinámica de masas de aguas atlántica y mediterránea.

Bajo estos materiales de edad Holoceno descritos en los párrafos anteriores, se ubica el Plioceno, representado por tres conjuntos litológicos que afloran a lo largo de una franja que se extiende por el litoral.

Figura 3. Bloque diagrama de la sedimentación pliocena de la región de Málaga.
Figura 3. Bloque diagrama de la sedimentación
pliocena de la región de Málaga.

El conjunto inferior Plioceno está constituido por conglomerados y arenas asociados a los abanicos aluviales con origen en la serranía de Málaga, uno intermedio donde predominan facies detríticas gruesas con fauna perteneciente a un medio marino, representado en su parte basal por facies arenosas litorales y facies lutíticas de plataforma. El conjunto superior está constituido por arenas finas y lutitas depositadas en zonas de transición. Tanto en el conjunto intermedio como en el superior destaca la formación de facies finas lutíticas relacionadas con depósitos deltaicos (figura 3).

Durante el Plioceno destaca el desarrollo de un ciclo sedimentario retrogradante compuesto por depósitos deltaicos y de transición. Este ciclo se desarrolla en un contexto de subida del nivel del mar estando influenciado por pulsos tectónicos que controlaron, en parte, la subsidencia tectónica del fondo de la cuenca y la cantidad de aportes. Su carácter transgresivo y la bioestratigrafía disponible, que indica una edad Plioceno inferior, permiten correlacionarlos con la unidad Plioceno I dentro del dominio de la cordillera Bética (Guerra, 1997).

Figura 5. Evolución del golpeo DPSH en función de la profundidad.
Figura 5. Evolución del golpeo DPSH en función de la profundidad.

La cuenca pliocena también se caracterizaba entonces por el desarrollo de cuerpos deltaicos localizados en los principales puntos de aportes, y distalmente se pasaría a una zona de transición que, por la extensión de los afloramientos, se adentraría unos 2 km mar adentro, que supondría que la plataforma continental de la cuenca pliocena en este sector del Mediterráneo sería relativamente suave.

Reconocimientos y ensayos in situ

Con el fin de determinar las características geológico-geotécnicas de los materiales que componen el subsuelo en los alrededores del delta del Guadalhorce, la campaña de investigación decampo consistió en la realización de dos sondeos a rotación con extracción de testigo continuo, hasta los 32 y 37 m respectivamente, toma de testigos parafinados y realización de ensayos de penetración estándar (Standard Penetration Test o SPT) en su interior (figura 4). La campaña se completó con la realización de siete ensayo sde penetración dinámica tipo DPSH (Dynamic Penetration Super Heavy) de acuerdo a la Norma UNE 103-801/94.

Figura 4. Registro de testigo continuo de los materiales holocenos.
Figura 4. Registro de testigo continuo de los
materiales holocenos.

Para establecer las características geotécnicas de los materiales que componen el subsuelo perforado con los sondeos se realizaron, por un lado, ensayos in situ en el interior de la perforación, y por otro, ensayos de laboratorio sobre muestras representativas de estos materiales, extraídas de los sondeos a diferentes profundidades.

En los sondeos se realizaron un total de 23 ensayos SPT según Norma UNE 103800/92. De forma análoga, y con el fin de contemplar la posibilidad de realizar ensayos tenso-deformacionales sobre muestras inalteradas, se procedió a la obtención de nueve testigos parafinados.

La figura 5 representa la evolución de los golpeos de los ensayos de penetración dinámica DPSH en profundidad para cada nivel geotécnico.

Descripción de niveles geotécnicos

Mediante las investigaciones llevadas a cabo se localizan y describen tres niveles geotécnicos, el primero de ellos corresponde a un nivel antrópico, mientras que los dos niveles geotécnicos inferiores se corresponden con un cuerpo lutítico de geometría cuneiforme, es decir, un cuerpo deltaico del Holoceno de carácter limoso-arcilloso. El nivel freático se localizó aproximadamente hacia los3 m de profundidad, coincidiendo con el inicio del nivel geotécnico II de limos arcillosos y arcillas limosas de tonalidad marrón.

Nivel I. Tierra vegetal y/o rellenos antrópicos

Figura 6. Nivel de rellenos antrópicos apreciable en superficie.
Figura 6. Nivel de rellenos antrópicos apreciable en superficie.

La zona de estudio está cubierta en su mayor parte por rellenos antrópicos, ocupada por caballones con algunos montículos de hasta 2 m de altura. El espesor detectado de este nivel en los sondeos realizados se sitúa entre los 2 y los 3 m por debajo de la superficie, habiéndose realizado los sondeos fuera de la zona de caballones.

En la figura 6 se pueden apreciar restos antrópicos en el área de trabajo. Estos materiales se observan tanto en superficie como en profundidad y son restos de demoliciones, con presencia de ladrillos, bloques de hormigón y materiales de origen similar, en una matriz terrosa de tonalidad oscura.

En determinadas zonas se aprecia la presencia de una capa de cubrición de los rellenos antrópicos inferiores. Los materiales por debajo de esta superficie son antiguos, encontrándose recubiertos por una capa vegetal.

Estos rellenos antrópicos y vertidos incontrolados son productos de características geotécnicas pobres, que en principio no deben considerase como apoyo de cimentaciones ni urbanización, salvo que reciban algún tipo de tratamiento.

Nivel II. Limos arcillosos marrones

tt41gua07Este nivel geotécnico está constituido por limos arcillosos (30-35% de arcillas) y arcillas limosas de color marrón. Su consistencia es firme según NTE-CEG/1975. Los ensayos de laboratorio realizados en estos materiales se reflejan en la figura7. Las muestras ensayadas se corresponden con materiales con un elevado contenido en finos, de plasticidad media baja y consistencia firme a muy firme. Las características plásticas junto con el ensayo de presión de hinchamiento realizado indican que se trata de un material con potencial expansivo.

En los reconocimientos realizados se detecta la presencia de capas granulares de espesor centimétrico que se intercalan entre los horizontes de arcillas limosas. La dinámica de formación de estos depósitos indica que se trata de antiguos canales o barras, por lo que su posición y continuidad dentro de los depósitos cohesivos es errática. El inicio de este nivel geotécnico coincide con la aparición del nivel freático, aproximadamente hacia los 3 m de profundidad desde la superficie.

El muro de este nivel se sitúa a profundidades de entre 11 y 15 m. Estos depósitos holocenos pueden ser considerados como depósitos normalmente consolidados, por lo que, respecto a la deformabilidad de este nivel geotécnico, al tratarse de suelos cohesivos normalmente consolidados, se puede establecer la siguiente relación entre el índice de compresión (Cc) y el límite líquido.

Cc = 0,0097 (wl-16,4)

Cc = 0,29

Por otro lado, el índice de entumecimiento (Cs) suele estar comprendido en torno a 1/10 del índice de compresión. Es decir:

Cs = 0,29/10 = 0,029

El índice de poros inicial (e) puede determinarse a partir del peso específico seco (ɣd) y del peso específico saturado (ɣSAT), mediante la expresión:

e = (ɣSAT – ɣd) / (ɣw + ɣd – ɣSAT)

e = (2,05 – 1,68) / (1 + 1,68 – 2,05) = 0,59

En cuanto a la resistencia de este estrato, esta puede ser valorada en función de su resistencia al corte sin drenaje (Su). La resistencia a corte sin drenaje en arcillas saturadas normalmente consolidadas depende del esfuerzo principal mayor σ1, es decir, en el caso de estos depósitos lutíticos, de la carga litostática que soportan. Luego la relación entre estos parámetros se establece mediante la siguiente expresión:

Su/ σ1= 0,1+ 0,004 Ip

donde Ip es el índice de plasticidad. De esta forma podemos calcular la resistencia al corte sin drenaje en función del esfuerzo litostático o esfuerzo principal s1, que aumentará conforme aumente la profundidad (figura 9).

Nivel III. Arcillas limosas grisáceas

tt41gua08El nivel inferior de estos depósitos deltaicos está representado por arcillas limosas de color grisáceo, de plasticidad media-alta y consistencia media a firme según NTE-CEG/1975. Este nivel se localizó hasta la profundidad máxima perforada en los sondeos realizados, próxima a los 36 m, si bien se estima que su muro puede estar en torno a los 50 m de profundidad.

La figura 8 muestra los ensayos geotécnicos realizados en los materiales de este nivel geotécnico .Las muestras ensayadas se corresponden con materiales que presentan un elevado contenido en finos. De manera similar al nivel anterior, se detecta la presencia de capas centimétricas granulares que se intercalan entre las capas de limos arcillosos.

Las características plásticas de estas arcillas junto con el ensayo de presión de hinchamiento realizado indican que se trata de un material concierto potencial expansivo, por lo que conviene tenerlo en cuenta.

Respecto a la deformabilidad del nivel geotécnico III, al tratarse de suelos cohesivos normalmente consolidados se puede establecer la siguiente relación entre el índice de compresión (Cc) y el límite líquido:

Cc = 0,0097 (wl-16,4)

Cc = 0,31

El índice de entumecimiento (Cs) se puede estimar como 1/10 del índice de compresión. Es decir:

Cs = 0,31/10 = 0,031

El índice de poros inicial (e) puede determinar sea partir del peso específico seco (ɣd) y del peso específico saturado (ɣSAT), mediante la expresión:

e= (ɣSAT – ɣd)/ (ɣw + ɣd – ɣSAT)

e = (1,92–1,5)/ (1,0 + 1,5 – 1,92)= 0,72

En cuanto a la resistencia de este estrato, se utiliza la misma relación definida para la resistencia al corte sin drenaje del nivel anterior:

Su/σ1= 0,1+ 0,004 Ip

donde Ip es el índice de plasticidad. En el anterior gráfico (figura 9) se representan los valores de la resistencia dinámica de los ensayos SPT realizados, la evolución del esfuerzo litostático y la resistencia a corte sin drenaje, en función de la profundidad.

En la figura 9 se pueden observar los siguientes aspectos:

  • En los ensayos SPT se aprecia un ligero crecimiento con la profundidad que indica una mejora de la consistencia de los materiales descritos en párrafos precedentes.
  • Los resultados de los golpeos de los ensayos SPT parecen razonables para un sedimento normalmente consolidado. Se estima que para este caso la resistencia al corte sin drenaje tiene una tendencia que puede ser descrita mediante la siguiente relación:

Su = 5 NSPT kPa

Conclusiones

A la vista de lo expuesto anteriormente, cabe destacar que los alrededores del Paraje Natural de la Desembocadura del río Guadalhorce están compuestos por materiales lutíticos, principalmente limo-arcillosos, con intercalaciones de niveles centimétricos de arenas, que corresponden a la zona de transición y se relacionan con depósitos deltaicos de edad Holoceno, asociados a la última fase de transgresión flandriense y a la posterior estabilización del nivel del mar, alcanzada hace unos 6.000 años.

Estos materiales holocenos, dejando a un lado el nivel geotécnico I representado por rellenos antrópicos, se dividen en dos niveles geotécnicos, que a parte del color, desde un punto de vista geotécnico son bastante similares. En general, se trata de depósitos normalmente consolidados, con alto contenido en finos, de plasticidad media a alta y de consistencia media a firme o muy firme. Se encuentran saturados, pues el nivel freático se localiza entre los 3 y los 4 m de profundidad desde superficie. Aunque poco, se trata de materiales expansivos, si bien las presiones de hinchamiento son relativamente bajas, no se descarta la posibilidad de que pudieran ser mayores en zonas adyacentes.