Caracterización geológica y geotécnica del subsuelo urbano de Riad (Arabia Saudí)

Resumen

En esta tesis se presenta la primera caracterización geológica y geotécnica a escala completa del subsuelo de Riad, a partir de la información generada por el proyecto y construcción de las obras de la Línea 3 del metro en ejecución. Considerando el escaso conocimiento actual sobre el subsuelo urbano, las complejas condiciones geológicas del subsuelo de la capital, así como el importante desarrollo urbanístico, este trabajo supone una importante contribución al conocimiento científico básico sobre la configuración geológica del subsuelo de Riad, pero también en su vertiente aplicada al comportamiento del terreno al servir como referencia para futuras actuaciones constructivas. Este estudio tiene como objetivos principales: la identificación y caracterización geoquímica y mineralógica de las unidades geológico-geotécnicas que conforman el subsuelo urbano de la ciudad; el estudio de sus propiedades geotécnicas; el análisis de los principales riesgos geológicos; la elaboración de una metodología de estudio para la detección de cavidades kársticas en el subsuelo mediante la utilización de multitécnicas geofísicas y la interpretación del comportamiento geotécnico y de la problemática específica de las distintas unidades del sustrato en relación a obras de ingeniería. Para la realización del presente estudio se cuenta con el gran volumen de información geológica y geotécnica relativa a la construcción de la Línea 3 del Metro de Riad, que con 42 km es la más larga de las 6 líneas proyectadas bajo la ciudad, discurriendo del suroeste al noreste e intersectando toda la secuencia estratigráfica que subyace al área urbana. El comportamiento del sustrato se caracteriza a partir de los datos básicos (campo y laboratorio), complementados con observaciones de afloramientos y análisis de datos estructurales en estaciones geomecánicas. La selección de los valores característicos para los parámetros geotécnicos, se basa en la interpretación y análisis estadístico de todos los resultados de ensayos, integrados con documentación bibliográfica de la zona. Además, se analizan los resultados extrapolados de la utilización de correlaciones empíricas. El análisis realizado integrando ensayos geológicos (geoquímicos, mineralógicos y petrográficos) y geotécnicos ha permitido establecer 7 unidades geológico-geotécnicas de rocas (Jubaila, Arab D caliza, Arab D brecha arcillosa, Arab C brecha carbonatada, Arab ABC caliza brechificada, Hith brecha arcillosa y carbonatada y Sulaiy) y 5 unidades de suelos (suelos antrópicos, suelos aluviales, suelos eólico-aluviales, brechas kársticas y depósitos lacustres tipo sabkha). A partir de la integración de ensayos geoquímicos (fluorescencia de rayos X y LECO), mineralógicos (difracción de rayos X) y petrográficos ha sido posible predecir, de forma preliminar, el comportamiento del terreno en relación con: el riesgo kárstico (cavidades en unidades con >85 % de carbonato); el potencial hinchamiento (limitado a suelos tipo sabkha y khabra); el riesgo de colapso (bajo y limitado a suelos eólico-aluviales de la zona oriental); la agresividad tanto de suelos como de aguas; la abrasividad (baja en todas las unidades); la pegajosidad (riesgo en las calizas arcillosas y margas de Arab, Hith y Sulaiy), y, finalmente, con las condiciones de frente mixto para la TBM (en contacto entre unidades no brechificas y brechificas). Se han reconocido diferencias relevantes entre el comportamiento geomecánico de las unidades brechificadas (Arab, Hith y Sulaiy) respecto a aquellas unidades que no han sufrido fracturación por disolución de evaporitas (Jubaila y Arab D caliza). Las primeras se clasifican como de resistencia baja a moderada, mientras que las segundas son de resistencia moderada a media con alto módulo relativo. Por lo tanto, se ha reconocido una disminución en la calidad geotécnica desde la zona occidental a la oriental de la ciudad, donde se prevén potenciales riesgos como rocas de baja resistencia, altamente meteorizadas y karstificadas. La combinación de diferentes técnicas geofísicas se reconoció como la herramienta más efectiva para la detección de morfologías kársticas. Los métodos sísmicos para identificar el espesor de suelos, así como zonas alteradas del macizo. La tomografía eléctrica identificando áreas de baja resistividad, evidencia de zonas alteradas o cavidades kársticas. Los resultados de esta investigación han permitido diseñar una metodología para la detección, prevención y corrección de cavidades kársticas, las cuales presentan un importante riesgo potencial para las infraestructuras en marcha y las futuras actuaciones en la capital saudí.