MOVIMIENTOS EN MASA Y ESTABILIDAD DE TALUDES NATURALES
MOVIMIENTO DE MASA
Son los
desplazamientos de masas de suelo, causados por exceso de agua en el terreno y
por efecto de la fuerza de gravedad.
Los
movimientos en masa son procesos esencialmente gravitatorios, por los cuales
una parte de la masa del terreno se desplaza a una cota inferior de la original
sin que medie ostensiblemente medio de transporte alguno, siendo tan solo
necesario que las fuerzas estabilizadoras sean superadas por las
desestabilizadoras. Este tipo de procesos gravitatorios se interrelacionan
mutuamente con las precipitaciones altas, de tal forma que frecuentemente las
lluvias torrenciales son causantes y/o precursoras de los movimientos en masa,
ya que aumentan las fuerzas desestabilizadoras y reducen la resistencia del
suelo al deslizamiento
TALUDES
Se comprende
bajo el nombre genérico de taludes cualesquiera superficies inclinadas respecto
a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra,
bien sea en forma natural o como consecuencia de la intervención humana en una
obra de ingeniería. Desde este primer punto devista los taludes se dividen en
naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes).Aun cuando las
laderas naturales pueden plantear y de hecho plantean problemas que pueden
llegar a ser de vital importancia, en este capítulo se tratarán en forma
predominante los taludes artificiales, pero se mencionarán las características
más importantes que pueden ser fuente de preocupación ingenieril en las laderas
naturales.
IMPORTANCIA
DEL ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES
El moderno desarrollo de las actuales vías de
comunicación, tales como los canales, caminos o ferrocarriles, así como
el impulso de la construcción de presas de tierra ha recibido en todo momento en
los últimos años y el desenvolvimiento de obras de protección contra la acción de
los ríos, por medio de desbordes, etc.,han puesto al diseño y la construcción
de taludes en un plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto por el
aspecto de inversión como por el de consecuencias derivadas de su falla, los
taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor
cuidado por parte del proyectista.Es obvio que la construcción de estas
estructuras es probablemente tan antigua como la misma humanidad; sin embargo,
durante casi toda la época histórica y han constituido un problema al margen de
toda investigación científica; hasta hace relativamente pocos años los taludes se
manejaron con normas puramente empíricas, sin ningún criterio generalizador de
las experiencias adquiridas, la expansión del ferrocarril y el canal primero y
de la carretera después, provocaron los primeros intentos para el estudio
racional de este campo; pero no fue sino hasta el advenimiento de la actual
Mecánica de Suelos cuando fue posible aplicaral diseño de taludes normas y
criterios, que sistemáticamente tomasen en cuenta las propiedades mecánicas e
hidráulicas de los suelos constitutivos, obteniendo experiencia sobre bases
firmes y desarrollando las ideas teóricas que permiten conocer cada vez más
detalladamente el funcionamiento particular de estas estructuras.
Aguas
superficiales
son las aguas
que circulan sobre la superficie del suelo. El agua superficial se produce por
la escorrentía generada a partir de las precipitaciones o por el afloramiento
de aguas subterraneas. Pueden presentarse en forma correntosa, como en el caso
de corrientes, ríos y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios,
embalses, lagunas, humedales, estuarios, oceanos y mares.
Para
propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua
abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida,
el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie
de arroyos, riachuelos, corrientes y ríos llevan el agua desde áreas con
pendiente descendente hacia un curso de agua principal.
Una área de
drenaje suele denominarse como cuenca de drenaje o cuenca hidrográfica.
La calidad
del agua está fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se
desvía para su uso. La calidad de corrientes, ríos y arroyos, varía de acuerdo
a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las
precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y
lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ríos, sin
embargo están sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad micro biológica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios,
envejecen en un período relativamente grande como resultado de procesos
naturales. Este proceso de envejecimiento está influenciado por la actividad micro biológica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de
nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad
humana.
IMPACTOS EN AGUAS SUPERFICIALES
Por
contaminación de las aguas superficiales, se entiende la incorporación de
elementos extraños (de naturaleza física, química o biológica), los cuales
hacen inútil su uso (para beber, vida acuática, recreación, riego, en
industria, energía, transporte).
Distintas
actuaciones tienen que ver con la contaminación de las aguas superficiales.
· Industrias o centrales que utilizan el
agua como refrigerante. El correspondiente vertido de agua a mayor temperatura.
· Industrias que vierten aguas
residuales. También, provenientes de zonas urbanas.
· Dragado de ríos, lagos, estuarios,
zonas costeras, en presas.
· Construcción de presas. Canalización
de ríos.
· Deforestación. Desarrollo agrícola con
uso de agro químicos.
· Vertido de residuos tóxicos y
peligrosos por la explotación minera.
· Derrames o vertidos por la industria
petrolera.
· Proyectos urbanos adyacentes a ríos,
lagos, estuarios o áreas de costa.
La
contaminación de las aguas por acción del hombre, comenzó a ser sensible al
organizarse las ciudades. La preocupación inicial del hombre urbano era por su
salud en relación con los residuos orgánicos, expresada con baños alejados del
resto de las casas, en canales abiertos en las calles, y finalmente en
drenajes. El sistema de drenajes que conducía el agua servida a letrinas, fue
posteriormente reemplazado por vertidos hacia ríos importantes o hacia el mar.
Esta situación se agravó por el desarrollo industrial y el uso de las masas de
agua como depositarias de tales residuos. Recién a comienzos del siglo XX
comenzó la preocupación por el tratamiento en pozas sépticas que ha ido
evolucionando a sistemas más avanzados de depuración. Inicialmente, estos
sistemas se preocupaban más por la separación de los elementos contaminantes,
para ahora incluir en esa preocupación a la eliminación de los elementos
residuales de la propia depuración.
La calidad
del agua
Pero, ¿qué
califica al agua para considerarse apta para distintos usos?. La calidad del
agua puede medirse a través de sus características físicas, químicas y
biológicas. Cada una de ellas puede a su vez ser caracterizadas por distintos
parámetros, generalmente según su origen, conforme se indica en la tabla
siguiente.
REMOCION EN
MASAS
LOS
DESLIZAMIENTOS
Son desplazamientos de masas de
tierra o rocas por una pendiente en forma súbita o lenta. El deslizamiento o
derrumbe, es un fenómeno de la naturaleza que se define como “el movimiento
pendiente abajo, lento o súbito de una ladera, formado por materiales naturales
- roca- suelo, vegetación-o bien de rellenos artificiales”. Los deslizamientos
o derrumbes se presentan sobre todo en la época lluviosa o durante períodos de
actividad sísmica.
¿Por qué ocurren?
Depende de las siguientes
variables: Clase de rocas y suelos; Topografía ; Cantidad de lluvia en el área;
Actividad sísmica; Actividad humana; Erosión (por actividad humana y de la
naturaleza).
HUNDIMIENTO
DE SUELOS
Un hundimiento de suelo es un
movimiento de la superficie terrestre en el que predomina el sentido vertical
descendente y que tiene lugar en áreas aclinales o de muy baja pendiente. Este
movimiento puede ser inducido por distintas causas y se puede desarrollar con
velocidades muy rápidas o muy lentas según sea el mecanismo que da lugar a tal
inestabilidad. Si el movimiento vertical es lento o muy lento (metros ó
centímetros / año) y afecta a una superficie amplia (km2) con frecuencia se
habla de subsidencia. Si el movimiento es muy rápido (m/s) se suele hablar de
colapso.
Las causas de la subsidencia
pueden ser, entre otras:
La respuesta
de los materiales geológicos ante los esfuerzos tectónicos.
Las
variaciones en el nivel freático o en el estado de humedad del suelo, por
ejemplo como consecuencia de la explotación de acuíferos.
La actividad
minera subterránea, por ejemplo tras el abandono de galerías subterráneas.
Por su
parte, las causas de los colapsos implican el fallo de la estructura geológica
que sostiene una porción del terreno bajo el cual existe una cavidad, lo que
puede venir motivado por la disolución de las rocas hasta el límite de la
resistencia de los materiales o el vaciado de acuíferos o en general el
debilitamiento por meteorización física o química de una estructura que alberga
una cavidad. El aprovechamiento de los recursos naturales (actividad minera,
explotación de acuíferos) también puede inducir colapsos.
Los hundimientos son comunes en
donde la roca que existe debajo de la superficie es piedra caliza, roca de
carbonato, tiene capas de sal o son rocas que pueden ser disueltas naturalmente
por la misma circulación del agua subterránea. Al disolverse la roca, se forman
espacios y cavernas subterráneas.
DERRUMBES
Derrumbes, deslizamientos,
flujos, reblandecimiento de terrenos y movimientos complejos ocurren día con
día en cualquier parte del mundo de tal forma que cada año las víctimas y los
daños materiales son incalculables. Este tipo de eventos puede originarse, por
terremotos, lluvias intensas, descongelación de la nieve, pero el principal
riesgo son los asentamientos humanos sobre minas de arena, en las laderas de
las montañas que presentan diferentes grados de inclinación o por vivir al pie
de ellas.
DESPRENDIMIENTOS DE ROCAS
El desprendimiento de rocas que
se caracteriza por la caída libre de rocas desde un acantilado. Estas
generalmente se acumulan en la base del acantilado formando una pendiente, lo
que impone una amenaza adicional. El desprendimiento de rocas obviamente
constituye un peligro para los seres humanos y la propiedad, pero en general,
impone una amenaza localizada dada su limitada área de influencia.
FLUJOS
HIDRICOS
ALUVION
Un aluvión se define como un río de barro
originado tras una fuerte lluvias o deshielo que ocasionan inundaciones, o
también como resultado de un terremoto o erupción volcánica. Arrastra consigo
limo, arena, rocas, entre otras cosas. Puede viajar, sin aviso, varios
kilómetros desde su origen y a una gran velocidad. En su recorrido puede
aumentar de tamaño a medida que arrastra árboles, basura, e incluso vehículos.
Uno de los grandes problemas que presentan los aluviones es que no se pueden
predecir, se desatan sin aviso. Por lo tanto es importante tomar ciertas
precauciones en caso de que un aluvión se presente. Los aluviones siempre se
originan en los mismos lugares, por lo tanto aquellos lugares deben tener
planes de evacuación que al menos tenga dos rutas de escape. La vegetación debe
ser plantada baja en laderas y es importante construir muros de retención.
HUAYCOS
El Huayco conocido también como
“lloclla” o aluvión, es una corriente o flujos muy rápidos de aguas turbias,
lodo, cargados de piedras, maleza y/o árboles que se desplazan a lo largo de un
cauce definido de quebradas o riachuelos. Su causa directa son las fuertes
lluvias o precipitaciones pluviales, que ocurren durante la temporada lluviosa.
ACCION
GEOLOGICA DE LAS CORRIENTES DE AGUA
Un río es
una corriente de agua continua o perenne, intermitente o no, que desemboca en
el mar, en otro río (afluente), o en un lago (emisor), o se pierde en el terreno
(endorreísmo).
Como
modelador de relieve es el agente geológico más importante.
La energía
de una corriente es su capacidad para realizar un trabajo que particularmente
consiste en la remoción de fragmentos de rocas, de sedimentos sueltos y de
material en solución.
Cuando una
corriente tiene una gran cantidad de energía es un agente de la erosión; cuando
tiene poca energía es agente de depositación y cuando tiene energía moderada
que le permite arrastrar su carga es una corriente graduada.
EROSIÓN
La erosión
hídrica es el proceso de sustracción de masa sólida al suelo o a la roca de la
superficie por un flujo de agua.
a) Erosión
en lámina
El agua de
lluvia al escurrir en forma laminar por la superficie del suelo a través de las
pendientes, arranca una capa fina y uniforme de toda esa superficie como si
fuera una lámina.
Es la forma
más peligrosa de erosión hídrica ya que esta pérdida, al principio es casi
imperceptible sólo será visible con el paso del tiempo cuando se aprecie
erosión en mayor intensidad dando origen a surcos y posteriormente en cárcavas
b) Arranque
hidráulico
El agua al
presionar contra las grietas de las rocas, comprime el aire que contienen y
rompe a las rocas en grandes bloques. Las márgenes suaves de los cauces son
minadas.
c) Abrasión
Es la acción
y efecto de desgastar por fricción. La corriente de agua lleva partículas y
fragmentos, que por así decir, son las herramientas para desgastar las rocas
que encuentra y éstas a su vez son también desgastadas.
d) Corrosión
o disolución
La acción
disolvente de las aguas depende del tipo de roca por la que atraviesa la
corriente y de las sustancias que contienen en solución. Las Calizas y Dolomías
son susceptibles a la corrosión por aguas cargadas de CO2, que al reaccionar
con ellas forma ácido carbónico que ataca al CaCO3 de las mencionadas rocas
formando bicarbonato de Calcio, que es sumamente inestable y soluble en el
agua.
TRANSPORTE
Las
corrientes transportan su carga por rodadura o tracción, solución, suspensión y
flotación
a) Rodadura
o tracción
Los fragmentos grandes
angulosos o sub angulosos son transportados en el fondo dado su peso y tamaño
son empujados por la corriente y los de menor tamaño son rodados. Los
fragmentos más pequeños pueden moverse dando saltos.
b)
Suspensión
Por su tamaño, las partículas
del tamaño de la arena, limo y arcilla son transportados como “carga
suspendida” en la corriente; por lo general, estas partículas son las que le
dan el color turbio al agua, constituyen además las “herramientas” con que
pulen y desgastas a las rocas cuando chocan con ellas.
c) Solución
Por su capacidad de disolverse
ante el agua, las sales minerales, entre otros, son transportadas en forma de
disolución y representa una importante fracción de la carga total. Cuando el
agua es utilizada en la agricultura, le proporciona este tipo material
incrementando la fertilidad del suelo, como: iones Na+, Cl-, K+, Ca2+
d) Flotación
Por la baja densidad de algunos
fragmentos de roca, especialmente de origen volcánico como la piedra pómez y
otros, son transportados por el agua en flotación. También van en esta
situación, los materiales orgánicos.
DEPOSITACIÓN
El material
transportado por la corriente de agua, llega a su destino, cuando las
condiciones que permitieron transportar son invertidas, entonces la corriente
deposita esta carga.
La
depositación ocurre por la ocurrencia de las siguientes situaciones:
• Declinación en la pendiente,
reducción de la velocidad de la corriente, disminución del caudal, o por
combinación de éstas.
Los
depósitos del material transportado por las corrientes, lo hacen durante su
trayecto o al final del mismo, siguiendo una secuencia estratificada; es decir,
los depositan conforme van llegando, una tras otras, que con el transcurrir del
tiempo, permiten identificarlas como tales, entre otras geoformas aluviales se
presentan a las siguientes:
• Abanicos aluviales, terrazas
aluviales, deltas aluviales, playones aluviales, islas aluviales, depósitos
aluviales, fondos de valle, entre otros.
FORMACIÓN DE
VALLES
Los torrentes forman su propio
cauce realizando un trabajo de profundización inicialmente y posteriormente de
ensanche. En este ensanchamiento intervienen muchos procesos: la erosión y
socavamiento de las orillas y los flancos con los consecuentes derrumbes y
deslizamientos, descomposición química y transporte de los materiales, entre
otros tipos de remoción.
La formación
de este cauce origina lo que llamamos valle, y sus dimensiones dependen del
caudal, del tipo de roca que atraviesa la corriente y del tiempo que ha
transcurrido en su elaboración.
Formación de
terrazas aluviales
Luego de un
proceso de evolución, que puede durar algunos cientos de años, se forma las
terrazas aluviales.
a) Erosión
del sustrato rocoso
El río:
Primero
labra su cauce sobre la roca de sustrato, sucede la erosión vertical y
encajamiento del canal, gana importancia la erosión areolar en los
interfluvios, con lo que logra rebajar el relieve hasta formar un amplio valle,
y luego rellena el valle formando la llanura aluvial.
b) Erosión
de los depósitos aluviales
El río:
Gana
capacidad erosiva y se encaja en su propia llanura aluvial, puede llegar o no a
atravesar todo el espesor de los depósitos aluviales.
c) Niveles
de terraza aluvial
El río:
Amplía el
valle al ganar importancia la erosión en sus márgenes, la superficie de la
anterior llanura aluvial queda adosada a las márgenes del valle en forma de
escalón o resalte topográfico que constituye la denominada terraza aluvial.
d)
Colmatación del valle
El río:
Colmata o
rellena el valle formando una nueva llanura aluvial, el río se encaja para dar
origen a otro nivel de terraza.
Se repite el
ciclo, esta vez da origen a terrazas más modernas. En esta nueva llanura
aluvial (y por tanto las terrazas que pueda formar) se encuentran a un nivel
topográficamente inferior respecto a las terrazas más antiguas.
Las terrazas
dibujadas aquí, donde el río no ha eliminado por completo el depósito aluvial
anterior, se llaman encajadas. Sin embargo, puede ocurrir que el río atraviese
totalmente el aluvión llegando a encajarse en el sustrato rocoso, formando las
terrazas escalonadas y solapadas.
CICLOS Y
TIPOS DE EROSIÓN
Los rasgos morfológicos que se
desarrollan en un paisaje dependen fundamentalmente de tres factores:
La
estructura y composición de las rocas, los procesos geológicos que actúan sobre
éstas, el desarrollo de los agentes de erosión.
Una
corriente nueva pasa durante su desarrollo por una secuencia continua de
cambios morfológicos que constituyen su “Ciclo Erosivo” o “Ciclo Geomórfico”.
Sus etapas son tres bien definidas: Juventud, Madurez y Senectud. Cabe anotar
que este proceso trae como consecuencia la modificación del paisaje regional
que no siempre avanza con la misma rapidez que el ciclo fluvial; esto es, un
paisaje en juventud puede estar atravesado por corrientes maduras.
a) Juventud
fluvial
Una
corriente joven erosiona activamente; corta hacia abajo predominantemente,
dejando cañones con márgenes acantiladas El perfil típico es en forma de “V”.
El agua llena parcial o totalmente el angoste cauce. Son características la
formación de rápidos y cascadas y el perfil longitudinal es irregular, con
fuertes pendientes.
b) Madurez
fluvial
Esta etapa
se caracteriza por el aumento de la erosión lateral y el inicio de
acumulaciones de Planicie de Inundación en un valle bien definido y amplio. La
pendiente es moderada, eliminándose por consiguiente los rápidos y cascadas. Se
produce un equilibrio entre la erosión y la depositación de sedimentos y las
irregularidades desvían la corriente de lado a lado, originándose los meandros
y la depositación de sedimentos en la llanura de inundación. El paisaje de
Madurez Regional se caracteriza por un gran desarrollo de tributarios y una
topografía escabrosa.
c) Senectud
fluvial
A medida que
se reduce la pendiente, la corriente pierde gran parte de su poder rosivo en
profundidad, mas no así el lateral, produciéndose en consecuencia
deposición. Este tipo de corrientes se
caracteriza por el gran desarrollo de meandros y una amplia llanura de inundación en un valle también
amplio y poco profundo. Los meandros se agudizan y adquieren forma de
horquilla, que puede ser estrangulada al romper la corriente el angosto cuello;
así se convierte en un lao arqueado que posteriormente puede convertirse en un
pantano. El paisaje regional Senil se caracteriza por tener pocos tributarios y
la no existencia de colinas altas. El resultado final es la formación de una
superficie plana llamada “Penillanura”.
PERTURBACIONES EN EL CICLO DE EROSIÓN
El ciclo normal de erosión
puede ser perturbado, en cualquier etapa de su desarrollo, al intervenir
diversos fenómenos naturales, como los siguientes:
-
Diastrofismo, vulcanismo, glaciación, acción eólica, drenaje subterráneo, y
cambios climáticos que pueden acelerar el ciclo o repetir parte de él.
El
diastrofismo al producir un levantamiento del terreno con relación al nivel del
mar, aumenta la pendiente y consecuentemente proporciona mayor energía a la
corriente. A este proceso se le denomina rejuvenecimiento y se caracteriza por
el inicio de un nuevo ciclo de erosión.
En los
antiguos valles fluviales, típicamente maduros se observa nuevos cortes en
forma de “V”, dejando generalmente terrazas en ambas márgenes. Si el paisaje es
meandriforme, la corriente rejuvenecida mantendrá el patrón produciéndose los
llamados meandros encajados.
ACCIDENTES
EN EL CURSO DE UN RÍO
El agua de los ríos discurre de
las zonas elevadas a las más bajas, impulsada por la fuerza de la gravedad. En
su caída, el agua arranca y arrastra materiales de los terrenos por los que
pasa. Estos materiales se van depositando en función de su tamaño y de la
corriente del río.
a) Cañones:
Las
corrientes veloces producidas por la fuerte pendiente que corren sobre terrenos
áridos y de roca infrayacente dura, excavan su perfil en forma de un valle
estrecho y profundo con paredes casi verticales a los que se les llama Cañones
o Gargantas. En los ríos del Perú, generalmente en la selva, se les denomina
Pongos. Podemos citar como ejemplos el Cañón del Pato formado por el río Santa
y el Pongo de Manseriche formado por el río Marañón.
b) Cascadas
y cataratas:
Las cascadas son saltos de agua que se
producen en el lecho de un río donde existe un brusco desnivel, o pendiente muy
abrupta por una fractura del terreno o falla geológica. También se deben a la
alternancia de materiales duros con otros menos resistentes.
Cuando estos
saltos de agua tienen un volumen grande se les denomina cataratas.
c) Rápidos:
Son saltos
de agua constituidos por una serie de peldaños por los que el agua corre con
gran rapidez, formando en algunos casos remolinos.
Una de las
formas que se originan los rápidos es debido a que al pie de las cascadas y
cataratas, el agua cae con fuerza, produciendo remolinos que excavan la base.
Se forma así un entrante en la base de la cascada, mientras que en la parte
superior se crea una cornisa. Esta termina por derrumbarse, de forma que se
nivela la cascada y desaparece: en este tramo, el río sigue discurriendo con
mayor velocidad, originando el mencionado rápido.
d) Meandros:
Un meandro es una curva descrita por el curso
de un río cuya sinuosidad es pronunciada. Se distinguen dos tipos de meandros:
Meandros de Valle –meandros encajados– y Meandros de Llanura Aluvial –de
llanura de inundación–. Se forman con mayor facilidad en los ríos de las
llanuras aluviales con pendiente muy escasa, dado que los sedimentos suelen
depositarse en la parte convexa del meandro, mientras que en la cóncava, debido
a la fuerza centrífuga, predomina la erosión y el retroceso de la orilla.
e) Marmitas:
Conocidas
también como “marmitas de gigantes”, son huecos casi circulares que se
encuentran en el fondo y en los lados rocosos del cauce de algunos ríos. Se
inicia con un incipiente pulido que puede deberse a remolinos que da lugar a
pequeñas depresiones superficiales y simétricas a veces menores de 50 cm de
profundidad y 50 cm de diámetro.
Una vez
formadas continúan agrandándose por acción rotativa del agua y pequeños
fragmentos de roca actuando como “molinos de abrasión natural”. Una vez
alcanzada la profundidad critica, sigue la erosión lateral, desarrollándose bordes
angulosos en las partes altas de los huecos.
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