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Efectos geológicos en taludes y laderas parte 2 - Monografía



 
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5.    Metodologías para el estudio geológico de taludes y laderas.



En general, metodologías actualizadas, para el estudio de inestabilidades en taludes y laderas, se encuentran desarrolladas y/o recogidas, entre otros, por Ferrer y Gallego(1996) y Luzi y Pergalani(1996).

Las metodologías se suelen basar en:

En la caracterización, a gran escala, de zonas afectadas por movimientos de laderas, donde se incluyen los aspectos morfológicos y geomorfológicos, y los diferentes factores que influyen y condicionan el comportamiento del terreno.
En la caracterización meteorológica del lugar.
En estudios técnicos de detalle, mediante sondeos, calicatas, ensayos de laboratorio, investigaciones “in situ”, etc. …
En la recopilación de la información previa de la zona de estudio y en las dataciones de paleomovimientos, que hayan tenido lugar.
En el empleo de técnicas probabilísticas.
En las cartografías morfodinámicas y en los Sistemas de Información Geográfica.

En la caracterización de la zona de estudio, a partir de una propuesta de Ferrer y Gallego(1996), se deberían cumplimentar fichas, que incluyan los siguientes apartados y datos:


(1)    Situación y localización:



- Estado o Provincia. Municipio. Paraje. Carretera.
- Ubicación. Hoja 50.000(o a otra escala). Coordenadas.
- Usos del suelo afectado.


(2)    Geometría del talud o ladera:



- Descripción generalizada del escenario.
- Altitud(cotas de cima y pie). Diferencia de cotas.
- Ángulo natural de la ladera.
- Exposición.
- Situación del deslizamiento en la ladera.
- Observaciones complementarias.

(3)    Geometría del deslizamiento:



- Cotas de la cabecera y el pie. Desnivel del deslizamiento.
- Anchura, longitud, extensión y volumen.
- Situación y profundidad de grietas de tracción.
- Anchura de los escarpes originados en los deslizamientos(de las cicatrices).
- Tipo de rotura.
- Profundidad de la superficie de rotura.
- Morfología del depósito.
- Observaciones complementarias.


(4)    Caracterizaciones geológicas del deslizamiento:



- Litologías. Formación. Edad.
- Condiciones de las rocas y/o del suelo. Estructuras continuas y discontinuas(grado de fracturación).
- Grado de meteorización.
- Humedad.
- Observaciones complementarias.


(5)    Condiciones hidrogeológicas:



- Área de la cuenca de aportes.
- Flujo de agua en el área de deslizamiento.
- Posición del nivel freático en la zona.
- Fuentes y manantiales.
- Comportamiento hidrogeológico de los materiales.
- Condiciones de drenaje.

(6)    Análisis del proceso:



- Actividad.
- Fecha de los movimientos.
- Mecanismos de rotura.
- Velocidad.
- Causas.
- Condiciones de contorno.
- Análisis de estabilidad.
- Observaciones complementarias.

Las anteriores fichas llevarán anexas:

- esquemas de situación,
- planta y corte de los deslizamientos, y
- fotografías.

Para la obtención de datos meteorológicos, principalmente de precipitaciones, para sus análisis y correlaciones con los episodios de movimientos de taludes y laderas, se ha de recurrir a estaciones meteorológicas locales, las más cercanas posibles a la zona de estudio.

En el supuesto de que las estaciones estén distantes, se harán las correspondientes extrapolaciones, tras las oportunas correlaciones de tomas de datos “in situ”. En cualquier caso, se deberán considerar series temporales significativas de datos. En el caso de la Meteorología, una serie abarcará, como mínimo, unos siete años de toma continua de datos.

Las cartografías morfodinámicas y los Sistemas de Información Geográfica recogerán, entre otras cosas, los distintos comportamientos dinámicos inventariados, con sus identificaciones y descripciones. De esta manera, se dispondría de una herramienta muy válida, para la sectorización de usos en un territorio, que abarcará vertientes. Se podrán predecir distintos grados de riesgos, en función de diferentes usos. En esta línea, se encuentran diferentes autores, tales como Brabb(1996) y Remondo et al.(1996).

Desde la representación de la información de inestabilidades reales y potenciales, en mapas, Remondo et al.(1996) obtienen índices de inestabilidad, que necesariamente estarán en dependencia con descriptores e indicadores de vulnerabilidad, como los definen Martínez, Casas y Gómez(1996), en este caso en relación con taludes y laderas. Estos índices se tendrán que tener presentes en los usos del territorio.

6.    La datación de los movimientos en taludes y laderas.



En palabras de Corominas y Moya(1996), “Mediante las técnicas de datación se puede cuantificar los ritmos en la modificación del relieve y analizar si estos son constantes o, por el contrario, variables”. Para estos autores, la datación de los grandes movimientos permitirán analizar las eventuales relaciones de éstos con:
- los mecanismos desencadenantes, y
- las reactivaciones sucesivas.

En principio, la datación de los movimientos de taludes y de laderas es un problema difícil. Sobre todo, los recientes. Los deslizamientos, en tiempos geológicos, se datan muchas veces por la edad de los materiales situados por debajo y por encima.

La datación de movimientos recientes es posible:

- cuando afectan a parte de masas boscosas naturales o de repoblación, o a turberas,
- cuando fosilizan o contienen elementos datables(suelos, arbustos o árboles bien conservados),
- con el estudio de nucleidos cosmogénicos en las cicatrices de cabecera, y
- si afectan a obras civiles.

En relación con las masas, boscosas se pueden identificar:

- la cicatriz de despegue que deja el movimiento,
- cuándo se produce, si el movimiento es rápido,
- y si acontece más de uno, cuando estén lo suficientemente separados en el tiempo.

Los troncos de los árboles afectados por el movimiento, adquirirán una inclinación, mientras que los no afectados mantendrán la verticalidad. El límite entre estos dos tipos de troncos marcará la cicatriz de despegue.

Después del movimiento, los árboles desplazados presentarán dos tramos en sus troncos, el existente previo al desplazamiento, que mantendrá la inclinación, y el de crecimiento posterior, que recuperará la verticalidad. La metodología de datación consistirá en restar a la edad que resulta del estudio de los anillos del tronco(dendrocronología), la edad que otorguen los anillos de una rama que esté inmediatamente por encima de la zona de inflexión del tronco.

En el caso de que sea un movimiento único y rápido, dirá cuándo ocurrió éste. Si se trata de un movimiento muy lento, que llegue hasta la actualidad, traducirá el momento en que se inició.

Los árboles indeformados, que crezcan sobre el material movilizado, darán una edad mínima del movimiento. También se puede determinar esta edad mínima con el análisis de turberas, que se desarrollan en encharcamientos dependientes con ondulaciones del terreno, y siempre que sean debidas a los desplazamientos, o a la rotación de la cabecera del deslizamiento.

Para las dataciones de los elementos fosilizados(suelos, arbustos y árboles, entre otros), por los materiales desplazados, o contenidos en éstos, se pueden aplicar técnicas radiométricas(14C), si los eventos han tenido lugar dentro de un determinado rango de tiempo, que permita la aplicación del método.

De acuerdo con Lang y Dikau(1996), en las cicatrices de los nuevos escarpes, y en las caras de los grandes bloques que se desgajan y acumulan, aparecen nucleidos cosmogénicos “in situ”. Por ejemplo, el 36Cl, que se produce por reacciones de desintegración de 39K y del 40Ca, así como por activación del 35Ca. Los ritmos de acumulación son proporcionales a la intensidad de los rayos cósmicos y a la concentración de nucleidos presentes en el material, y todo esto está en función de la antigüedad de la superficie de la cicatriz.

Con respecto a la recopilación de la información histórica, sobre los movimientos antiguos ocurridos en una zona, a veces se detecta la falta generalizada de documentación, a pesar de la gran cantidad de posibles fuentes a revisar. Se puede encontrar información en los organismos de investigación en el ámbito nacional, en las hemerotecas, en los archivos parroquiales y municipales de las localidades afectadas, etc. Normalmente, la información histórica disponible resulta pobre, en cuanto a los datos técnicos sobre los movimientos, a no ser que hayan provocados casos de sucesos graves.

7.    La Geotecnia en taludes y laderas.



Un estudio de Geotecnia pretende:

- conocer las condiciones de partida de un terreno, antes de soportar proyecto de Ingeniería,
- y/o proponer soluciones técnicas(obras complementarias), que puedan atenuar, o anular, los riesgos, entre ellos los de inestabilidades, derivados de impactos producidos por otras obras.

Para cada caso puede haber soluciones aceptables o, en última instancia, se optaría por abandonar el proyecto, si éste no es viable, a la vista de los estudios de Geotecnia.

En un estudio de Geotecnia, se tendrían que abordar, entre otras cosas:

- las propiedades y los ensayos de suelos y rocas,
- los análisis específicas de litologías inestables,
- la auscultación de taludes y laderas inestables,
- la identificación y descripción de superficies potenciales de despegue,
- las identificaciones y cuantificaciones de arcillas sensibles a los cambios de humedad,
- las estimaciones de almacenamientos anómalos de agua, por una obra determinada,
- la medición de la estabilidad de taludes, y
- la aplicación de métodos generales, en la determinación de equilibrios libres.

Con todo, se podría reseñar que en una Ingeniería Civil, toma especial interés, dentro de un contexto de inestabilidades:

- el control de movimientos,
- la corrección de taludes inestables, y
- la construcción de taludes, bien mediante un sistema mecánico de excavación, o bien por explosivos, sin rechazar técnicas intermedias, como puede ser, por ejemplo, la prevoladura.

Las técnicas más usuales, en la estabilización de terrenos, o en la mitigación de sus movimientos, se basan en la utilización de:

- anclajes especiales, que traten de aumentar el rozamiento interno del terreno,
- pilotes pasivos,
- sustentaciones de base(empalizadas de madera o muros de cemento),
- pantallas, o fachadas, de cemento, en toda la superficie de los frentes rocosos,
- recubrimientos con repoblación vegetal, o con mallas, y
- drenajes, que mantengan el nivel de humedad lo más bajo posible.

Los pilotes pasivos consisten en la introducción de estructuras rígidas en el terreno, con el fin:

- de aumentar sus características de resistencia, y
- de disminuir sus deformaciones.

Los efectos, en relación con la reducción de la inestabilidad, pueden ser, en la realidad, muy diferentes, según los casos. Esto explica la diversidad de metodologías, al respecto, en la Ingeniería Civil.

Los pilotes soportan unos esfuerzos, inducidos por el talud, o ladera. Tales esfuerzos, de acuerdo con Grau(1987), se clasifican en:

- axiales: a lo largo de los fustes,
- cortantes: esfuerzos de flujo, entre pilotes, pero sin rebasar el anterior límite de rotura.

Y dependen, fundamentalmente:

- de las características del terreno, sobre todo de sus parámetros de resistencia,
- de las situaciones de los pilotes en el terreno,
- de las inclinaciones de los pilotes, y
- de las distancias de separación entre los pilotes.

Grau(1987) estudia minuciosamente las relaciones entre:

- pilotes y esfuerzos axiales,
- pilotes y esfuerzos cortantes, y
- pilotes y esfuerzos de flexión.

Y presta especial atención a las siguientes situaciones:

- Cuando los pilotes se hincan a través de una capa de arcilla blanda, hasta llegar a una capa de alta capacidad portante(arena, grava u otros materiales).
- Cuando los pilotes son cortos, y no llegan hasta el terreno firme.
- Y cuando los pilotes toman cargas axiles, simultáneamente, a través de sus cabezas, bajo rellenos, y sus fustes.

Existen diversas fórmulas para evaluar las fuerzas laterales, producidas en un talud o ladera, en una fila de pilotes. Sea, por ejemplo, la expresión de Tomo Ito(1981).

Determinadas las fuerzas que actúan sobre los pilotes pasivos, los cálculos de los coeficientes de seguridad, frente a los deslizamientos, pueden hacerse por cualquiera de los métodos habituales, que recoge Grau(1987).

8.    Detección de movimientos de terreno.



Se puede extrapolar, con las debidas modificaciones, una metodología sísmica, como la que desarrolla Sabot et al.(1996), respecto a las avalanchas de nieve, en los Pirineos catalanes, en la detección precoz de los movimientos de terreno, sobre todo si implican la caída de grandes fragmentos de rocas, en una zona de inestabilidades de taludes y laderas, usufructuada por el hombre.

Con una detección precoz de movimientos de terreno, se podrían tomar medidas preventivas:

- que evitasen pérdidas en vidas humanas, y/o
- que amortiguasen los efectos catastróficos en bienes.

En principio, la interpretación de las señales sísmicas, desde una toma automática de señales, permitiría la caracterización de los movimientos del terreno. Según Sabot et. al.(1996), el análisis de datos consistiría en una correlación de los registros de las señales, de los movimientos de terreno, con los datos de las condiciones de contorno, a fin de eliminar las señales procedentes de otros fenómenos.

La discriminación, entre las señales, y la eliminación de los ruidos de fondo, se obtendrían gracias a los diferentes métodos de análisis temporal y espectral.

El análisis de las ondas S, P y superficiales, que se crearían en las deformaciones del terreno, determinaría la procedencia de las señales y, por consiguiente, los canales del movimiento, donde ocurrieran los fenómenos.

En realidad, esta metodología se encuentra en una fase experimental, donde se requiere realizar desencadenamientos artificiales de los procesos y efectos, con registros simultáneos:

- de señales sísmicas, y
- de imágenes(a través de videos, por ejemplo).

9.    Los movimientos de taludes y laderas en relación con los trazados de vías de comunicación y de otros servicios, y con las ocupaciones urbanísticas del territorio.



A la hora de diseñar y construir carreteras, autopistas túneles, galerías, presas y gaseoductos, y de levantar tendidos eléctricos de alta tensión, entre otras obras de infraestructura, así como de ocupar urbanísticamente unos terrenos, es sumamente necesario conocer el comportamiento del terreno, en relación con sus movimientos(deslizamientos, desprendimientos y movimientos de flujo), aparte de otras dinámicas geológicas, que pueden representar grandes riesgos naturales(sea el caso de los movimientos sísmicos).

A menudo, en la construcción de vías de comunicación, se excavan taludes artificiales, que desestabilizan a las vertientes. Pero la necesidad de disponer de unas vías rápidas de comunicación es una demanda de una sociedad en desarrollo. Los problemas de inestabilidades se pretenden resolver con una Ingeniería Moderna.

Dentro del escenario venezolano, un mal uso del terreno, en cuanto al trazado de carreteras, con unas tecnologías de protección deficientes, se encuentra en el Estado Miranda y en el Distrito Federal. Se intervienen terrenos inestables que, por añadidura, encierran fuertes riesgos sísmicos, en el trazado de carreteras.

En este entorno, la inestabilidad del terreno hay que buscarla en tres condiciones de contorno predominantes:

- las fuertes pendientes topográficas,
- las quebradas que se desarrollan en el relieve, y
- las características litológicas de los materiales ocupados.

Se parte de relieves muy apropiados para desarrollar movimientos. Gran parte de la Geología Regional del entorno de Caracas está constituida por rocas metamórficas densamente foliadas y fisuradas, de naturaleza esquistosa-filítica, donde abundan el grafito y minerales de arcilla como cloritas y moscovitas. Estas composiciones mineralógicas dan carácter lubricante al desplazamiento de las rocas, a favor de las superficies de foliación. Las fisuraciones facilitan el arranque de las láminas de deslizamiento. De esta manera, el conjunto goza de una gran inestabilidad.

Pero estos materiales, ya de por sí inestables, han sufrido una meteorización intensa, por las condiciones ambientales a las que se encuentran sometidas a lo largo de los tiempos geológicos recientes(abundante presencia de agua como elemento de procesos de hidrólisis, y temperaturas elevadas que potencian las reacciones químicas). El producto final de la meteorización es el aumento de los minerales de arcilla disponibles, que hacen incrementar el carácter lubricante de la roca.

Por último, hay relieves que son acumulaciones de arrastre de los anteriores materiales, por las aguas superficiales. En estos depósitos, es lógico esperar la existencia de niveles arcillosos, que actúen como niveles de despegue.

Esto explica que la carretera general hacia oriente, tenga un tramo de alta vulnerabilidad y que soporte frecuentes cierres temporales por movimientos reales, o ante eventuales peligros de movimientos de tierra, que ocupen la carretera, o que hagan que la propia carretera se desplace. Un tramo sumamente sensible sería el que queda delimitado entre Guatire - Caucagua - El Guapo.

En lo que respecta al desarrollo urbano de un territorio, en los ámbitos de las laderas, dentro de este entorno geográfico, se deben tener en cuenta:

- si se ocupa parte del “alcantarillado” de la Naturaleza, y/o
- las características dinámicas del “suelo”.

Cualquiera de las circunstancias anteriores, potenciadas por la presencia de aguas arroyadas y de las procedentes de las quebradas, excitan, por sí solas, el alto riesgo de siniestralidad ante su ocupación urbanística, sobre todo si se trata de viviendas precarias, sin ningún tipo de garantías técnicas en su construcción, y si el suelo sobre el que se edifica describe pendientes topográficas críticas.

No sueles ser excepcionales las catástrofes, en víctimas humanas, que acontecen en barrios de chabolas(”ranchitos” o “favelas”), edificados en laderas inestables, de las grandes ciudades latinoamericanas. Normalmente, tales catástrofes están ligadas a las fuertes lluvias que acompañan a “ondas tropicales”, o a colas de huracanes.

Un ejemplo cercano se tiene en la ciudad de Caracas(Venezuela). Con el paso de la cola del Huracán Bret, en torno al 7 de agosto de 1993, fue cuantioso el número de pérdidas humanas y de habitáculos, en algunos barrios periféricos, levantados sobre laderas inestables, y en las quebradas que los atraviesan. A estas pérdidas, hay que añadirles una repotenciación de los problemas sanitarios, con los serios riesgos de epidemias. En realidad, en estos espacios urbanos inhumanos, las condiciones sanitarias precarias son una constante.

De nuevo, se deduce la necesidad de disponer de una cartografía morfodinámica, pero sobre todo un sistema SIG, que permita delimitar zonas de riesgos, para determinados usos y actividades del hombre.

Un plan de restauración contendrá:

Información detallada sobre el lugar previsto para la repoblación.

Descripción del medio, con referencia a la geología, hidrografía, climatología, superficie vegetal, paisaje y demás elementos que permiten definir la configuración del medio.

Definición del medio socio económico, que incluye la relación de usos y aprovechamientos preexistentes, en su caso aplicables a la zona.

Planos y documentación relativos a los aspectos contemplados en los párrafos anteriores.

Medidas previstas para la restauración del espacio natural afectado, conteniendo las siguientes especificaciones:

Condicionamiento de la superficie del terreno, ya sea vegetal o de otro tipo.

Medidas para evitar la posible erosión.

Protección del paisaje.

Estudio del impacto ambiental de la explotación sobre los recursos naturales de la zona y medidas previstas para su protección.

El plan de restauración contendrá asimismo el calendario de ejecución y coste estimado de los trabajos de restauración.

Autor:

Paco





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