Influencia del grado de meteorización en el comportamiento volumétrico de suelos alofánicos

Abstract

Evidencia experimental ha demostrado que el comportamiento mecánico de los suelos alofánicos no se explica adecuadamente con esquemas idealizados ni con clasificaciones típicas. En particular, la presencia de minerales “amorfos” y la evolución por meteorización modifican la fábrica y la estructura, condicionando su respuesta volumétrica bajo carga. Este estudio evaluó la influencia de la evolución química y mineralógica sobre el comportamiento volumétrico en un perfil de suelo en la localidad de Armenia–Quindío (Colombia). Se aplicaron técnicas de caracterización mineralógica y geoquímica (XRF, SEM-EDX y disolución selectiva) para establecer el grado de meteorización, complementando con propiedades índice. La respuesta mecánica se evaluó con ensayos de consolidación unidimensional en protocolos de carga lenta y rápida.

Los resultados evidencian que la meteorización promueve el desarrollo de microporosidad, el aumento de la superficie específica y una redistribución de mesoporos hacia diámetros mayores. En términos volumétricos, los horizontes más meteorizados ofrecen mayor resistencia a la deformación en esfuerzos bajos gracias a su estructura, contrario al comportamiento de los menos meteorizados. No obstante, a esfuerzos elevados, los suelos más meteorizados experimentan una pérdida más súbita de resistencia. La compresibilidad secundaria aumenta de forma escalonada con el esfuerzo y el grado de meteorización; a bajos esfuerzos domina el colapso de contactos frágiles en suelos menos alterados, y a esfuerzos mayores se intensifica la fluencia en suelos muy meteorizados por deterioro estructural. Se concluye que integrar la caracterización químico–mineralógica con la respuesta mecánica no solo mejora la predicción del comportamiento del suelo, sino que permite identificar umbrales críticos de compresibilidad y pérdida de rigidez asociados a la meteorización, lo que aporta criterios prácticos para el diseño geotécnico. (Texto tomado de la fuente)

Experimental evidence has shown that the mechanical behavior of allophanic soils cannot be adequately explained by idealized models or conventional classifications. In particular, the presence of “amorphous” minerals and progressive weathering processes modify the soil fabric and structure, conditioning its volumetric response under load. This study assessed the influence of chemical and mineralogical evolution on the volumetric behavior of a soil profile from Armenia–Quindío (Colombia). Mineralogical and geochemical characterization techniques (XRF, SEM-EDX, and selective dissolution test) were applied to determine the degree of weathering, complemented by index properties. The mechanical response was assessed through one-dimensional consolidation tests under both slow- and fast-loading protocols.

The results indicate that weathering promotes the development of microporosity, increases specific surface area, and induces a redistribution of mesopores toward larger diameters. In volumetric terms, the more weathered horizons exhibit greater resistance to deformation under low stress conditions due to their structure, in contrast with the behavior of the less weathered horizons. However, at higher stress levels, the more weathered soils undergo a more abrupt loss of resistance. Secondary compressibility increases progressively with stress and degree of weathering; at low stress, collapse of fragile contacts predominates in less altered soils, while at higher stresses, creep becomes more pronounced in strongly weathered soils due to structural degradation. It is concluded that integrating chemical–mineralogical characterization with the mechanical response not only improves the prediction of soil behavior, but also allows the identification of critical thresholds of compressibility and stiffness loss associated with weathering, providing practical criteria for geotechnical design.