ASPECTOS GEOTECNICOS
GEOTECNIA
PROSPECCION GEOTECNICA
Los datos tomados para la realización de este análisis de prospección geotécnica, fueron obtenidos de los ensayos de laboratorio del estudio realizado por LA CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CALDAS – CORPOCALDAS; Estudio geológico, geotécnico e hidráulico en el barrio la sultana sector del deslizamiento diciembre 4 del 2003.
La evaluación de la estabilidad de la ladera parte de la identificación de factores o causas del deslizamiento. Los procesos de inestabilidad que intervienen son tres tipos de factores:
Los Factores inherentes, relacionados con la composición de los materiales involucrados. En la tabla 6.1, son presentados este tipo de factores.
·Estabilidad.
Tabla 1. Factores y causas de la inestabilidad del terreno.
FACTORES DE ESTADO ORIGINAL O CONDICION INICIAL |
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CONSTITUYEN LA CAUSA REAL DE LA INESTABILIDAD Y SON INMODIFICABLES POR NATURALEZA |
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Factores relacionados con la composición y fábrica textural |
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La presencia de los siguientes materiales en la ladera determina bajas resistencias iniciales: - La presencia en la ladera de materiales orgánicos, suelos volcánicos con capas de arenas y lapilli sueltos, intercalados con materiales más estables o como materiales predominantes. - Las acumulaciones de talud, especialmente hacia la corona de la ladera, cuando conforman depósitos expuestos en laderas pendientes. |
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Factores relacionados con el estado de alteración o degradación mecánica |
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- La relajación que experimenta el macizo rocoso con buzamiento favorable a la estabilidad pero que debido a las cargas impuestas por las formaciones superficiales y los depósitos, sufren flexión, acelerando los procesos de alteración mecánica y meteorización, induciendo la presencia de suelos saprolíticos potencialmente inestables. - La presencia de otros minerales de alteración: como rellenos de diaclasas. En este caso, cuando no se presenta contacto entre éstas o éste es parcial, su influencia es más significativa porque inducen inestabilidad en los revestimientos externos de óxido de manganeso, en las paredes de las diaclasas o fracturas. |
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Factores relacionados con la actitud estructural |
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- Alternancia de capas permeables/impermeables que confinan y direccionan los flujos sub-superficiales; capas rígidas/plásticas, (favorece extrusión, flujo plástico o el mecanismo de propagación lateral en capas horizontales). - Actitud estructural regional que favorece la acumulación de agua. |
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Cambios en el estado inicial de Esfuerzos |
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- Las unidades geomórficas constituyen un estado transitorio en la evolución del relieve, el cual es modificado constantemente por la acción de los procesos geológicos asociados al clima, a la actividad volcánica y sismo-tectónica, y como consecuencia de la actividad antrópica, correspondiente al estado de esfuerzos asociado a un estado inicial y para un instante particular en la evolución de una unidad geomórfica. Esta cambia constantemente bajo la influencia de esos procesos y acciones. |
Los factores externos de tipo natural, incluyen aquellos relativos a los cambios en la condición inicial de los materiales, la influencia directa o indirecta de la lluvia, la humedad del suelo, la actividad sísmica asociada a la activación de fallas geológicas y la dinámica volcánica. Estos factores son presentados en la tabla No 2.
Tabla 2. Factores y causas de la inestabilidad del terreno
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FACTORES MODIFICADORES NATURALES |
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DISMINUYEN EL FACTOR DE SEGURIDAD Y PUEDEN SER DETONANTES O CONTRIBUYENTES |
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Factores relacionados con la degradabilidad de los materiales geológicos |
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[RR]- El incremento en el grado de descomposición del macizo rocoso el cual afecta más la roca metasedimentaria más superficial, en ambiente tropical húmedo. |
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Factores relacionados con las estructuras geológicas |
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[IE]- El macizo rocoso foliación inclinada levemente hacia el interior de la ladera se deforma por efecto de la gravedad favoreciendo mecanismos de reptamiento por volcamiento flexional. [IE]- En las paredes abruptas de la ladera se originan diaclasas de relajación, debidas al alivio por descarga, como consecuencia de los cortes en el pie de la ladera. [RR]- La presencia de antiguas superficies de deslizamiento que limitan masas poco consolidadas. [EC]- La presencia de capas interestratificadas de depósitos piroclasticos, con inclinación desfavorable, paralela a la pendiente. |
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Factores relacionados con el ambiente climático-sísmico-tectónico y volcánico |
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[EC]- Múltiples factores debidos a la precipitación, a las escorrentías y a los cambios de temperatura, contribuyen a la inestabilidad por: erosión superficial (RR); sub-presión o presión de poros (RR); incremento en la presión hidrostática (IE); ablandamiento (RR); aceleración en la descomposición del macizo rocoso (RR); saturación y colapso estructural (RR); pérdida de cohesión debida a las fuerzas de filtración (RR). |
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Reducen Resistencia [RR], Incrementan Esfuerzos [IE], Producen un Efecto Combinado o complejo [EC] |
Los factores inherentes se expresan morfológicamente en unidades de terreno con diferente susceptibilidad a fallar o desplazarse, y los deslizamientos y otros procesos de inestabilidad, son el resultado de la interacción entre estos factores y los factores externos..
Los Factores externos de tipo antrópico, son debidos a la intervención del hombre. En la tabla 6.3, son presentados los factores antrópicos que se dan en la ladera de estudio.
Tabla 3. Factores y causas de la inestabilidad del terreno
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FACTORES MODIFICADORES DE ORDEN ANTRÓPICO |
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El hombre a través de diferentes actividades, induce mecanismos detonantes o contribuyentes de inestabilidad como los que se mencionan a continuación:
[IE] Sobrecargas |
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Por la disposición de tierras que se convierten en sobrecarga, estimulan la infiltración de las aguas lluvias y de escorrentía. Los parámetros mecánicos cambian y debido a la saturación del terreno se puede producir la falla. |
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[IE] Eliminación de soporte: |
Las excavaciones en la base de la ladera incrementan la pendiente y disminuyen la estabilidad, más cuando no hay suficiente cobertura lateral. |
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[EC] Manejo de Drenajes: |
Obstrucción de los drenajes naturales de la zona de influencia directa de la ladera, descenso brusco del nivel freático por la realización de excavaciones, carencia de canales a media ladera, cambios en la morfología del terreno que pueden estimular la infiltración. |
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[IE] Sobrecargas Dinámicas: |
Por la vibración que genera el paso del tráfico pesado.
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[EC] Coberturas Vegetales: |
La presencia de especies arbóreas de altura considerable, inclinadas, con anclaje deficiente por la presencia del macizo rocoso a poca profundidad, que corren el riesgo de colapsar por volcamiento; la deforestación, las prácticas de cultivos limpios en la ladera pendiente, las limpias o deshierbas inapropiadas. |
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[IE] Incrementan esfuerzos, [EC] efecto combinado o complejo. |
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El análisis de estabilidad de la ladera está soportado en los trabajos de campo, la identificación de los rasgos geotécnicos del escarpe, los trabajos de prospección y los ensayos de laboratorio de suelos. En las investigaciones realizadas sobre el escarpe se pudo determinar que el movimiento es de tipo rotacional-transnacional.
· INFORMACIÓN GEOTÉCNICA
La información geotécnica de la ladera de estudio se obtuvo a partir de la revisión del escarpe dejado por el deslizamiento, los afloramientos del macizo rocoso y de los suelos en varios sitios de la ladera, principalmente en el escarpe fresco, de los sondeos realizados y las muestras del laboratorio.
La tabla 7 presenta la relación de los sondeos manuales y sus profundidades.
Tabla 4. Relación de los sondeos manuales y sus profundidades.
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Sondeo Nº |
Profundidad |
Sondeo Nº |
Profundidad |
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1 |
12 |
11 |
6.0 |
|
2 |
3.6 |
12 |
4.0 |
|
3 |
2.0 |
13 |
12.0 |
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4 |
1.8 |
14 |
2.0 |
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5 |
4.2 |
15 |
5.0 |
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6 |
3.0 |
16 |
2.3 |
|
7 |
2.0 |
17 |
1.0 |
|
8 |
3.0 |
18 |
2.2 |
|
9 |
3.0 |
19 |
4.5 |
|
10 |
4.0 |
20 |
5.0 |
Los ensayos de suelos permiten la caracterización de las unidades de suelo de la ladera, principalmente la plasticidad y la resistencia mecánica.
· CARACTARIZACIÓN DE LAS COLUMNAS ESTRATIGRÁFICAS
Los suelos encontrados en el sector de estudio son el resultado de los eventos tectónicos, volcánicos, gravitacionales y antrópicos que modelaron la ladera. Este arreglo permite identificar las siguientes unidades de suelo:
Suelos de relleno:
Los suelos de relleno corresponden a arenas limosas de color pardo oscuro con partículas de roca, que clasifican en el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como SM. La fracción fina tiene límites líquidos cercanos a 40%; los Límites plásticos de 27,5%, los índices de plasticidad de 13% y el pasante del tamiz No 200 está cercano a 41%. Las humedades de las muestras tomadas están por debajo del límite plástico. Los mayores espesores de relleno alcanzan 5,4 metros de espesor.
Suelos finos de cenizas volcánicas.
Los mantos de cenizas volcánicas están conformados por suelos finos identificados como limos de alta plasticidad y limoarenosos, intercalados con capas de lapilli, según las descripciones de las unidades litológicas en el capítulo de geología.
Los suelos finos son limos de plasticidad alta de color amarillo, clasificado en el SUCS como MH. El límite líquido cerca de 80%, límites plásticos de 40% y pasante del tamiz No 200 de 60%. Otros estratos de cenizas volcánicas son arenas limosas de color entre pardo y pardo amarillento. La fracción fina es un limo de plasticidad baja con límite líquido de 44%, límite plástico de 10%. El mayor espesor de cenizas volcánicas alcanza los 8,50 metros y se localiza en el sector del sondeo uno (1).
Los suelos residuales.
Son producto de la meteorización de la roca y clasifican como arcillas y arcillas limosas de plasticidad baja de color gris contaminado con vetas rozadas y amarillas, con límites líquidos de 40%, límite plástico de 25% y pasante del tamiz No 200 de 80%. Los espesores encontrados en los suelos residuales alcanzan 3,00 metros.
· RESULTADOS DE LABORATORIO DE SUELOS
La prospección de suelos fue aprovechada para la toma de las muestras necesarias para realizar los ensayos de laboratorio de suelos, como la identificación y las propiedades mecánicas. En la tabla 5 se presenta el resumen de los ensayos de clasificación de las unidades de los suelos del lugar.
Tabla 5. Ensayos de clasificación de suelos.
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Sondeo No. |
Muestra No. |
Profundidad (m) |
W (%) |
Límite Líquido (%) |
Límite Plástico (%) |
IP (%) |
P200 (%) |
SUCS |
|
1 |
SH1 |
5,00 |
56,1 |
78,2 |
39,7 |
38,4 |
57,1 |
MH |
|
2 |
SH1 |
3,00 |
13,5 |
40,3 |
22,2 |
18,1 |
81,2 |
CL |
|
4 |
SH1 |
1,50 |
19,7 |
41,3 |
27,5 |
13,8 |
89,0 |
ML |
|
6 |
SH1 |
3,00 |
17,5 |
40,5 |
23,4 |
17,1 |
56,2 |
CL |
|
10 |
SH1 |
3,20 |
20,3 |
41,3 |
26,5 |
14,8 |
80,5 |
ML-CL |
|
13 |
SH1 |
2,00 |
32,3 |
41,2 |
31,3 |
9,90 |
42,1 |
SM |
|
13 |
SH2 |
4,00 |
43,5 |
47,1 |
35,5 |
11,6 |
48,9 |
SM |
|
16 |
SH1 |
1,50 |
26,0 |
41,9 |
28,5 |
13,3 |
40,3 |
SM |
|
20 |
SH1 |
1,50 |
16,1 |
39,7 |
26,9 |
12,8 |
43,1 |
SM |
Las labores de prospección fueron aprovechadas para identificar las unidades de suelos por medios visuales, tacto, plasticidad y color, entre otros.
En la tabla 6 se presenta el resumen de los resultados de los ensayos de corte directo de las unidades de los suelos del lugar.
Tabla 6. Ensayos de corte directo sobre muestras obtenidas en la prospección.
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Sondeo No. |
Muestra No. |
Profundidad (m) |
Du (%) |
Cohesión (Kg. / cm²) |
f |
g (gr. / cm³) |
|
1 |
SH1 |
5,00 |
Max |
0,445 |
31,5 |
1,50 |
|
2 |
SH1 |
3,00 |
Max |
0,380 |
34,4 |
1,89 |
|
4 |
SH1 |
1,50 |
Max |
0,415 |
32,9 |
1,81 |
|
6 |
SH1 |
3,00 |
Max |
0,525 |
30,2 |
1,89 |
|
10 |
SH1 |
3,20 |
Max |
0,395 |
32,3 |
1,99 |
|
13 |
SH1 |
2,00 |
Max |
0,330 |
37,0 |
1,68 |
|
13 |
SH2 |
4,00 |
Max |
0,340 |
35,4 |
1,49 |
|
16 |
SH1 |
1,50 |
Max |
0,250 |
33,6 |
1,97 |
|
20 |
SH1 |
1,50 |
Max |
0,315 |
37,5 |
1,94 |
En la tabla se puede observar que los ángulos de fricción de los suelos y las cohesiones de los suelos residuales, los rellenos y de las cenizas volcánicas son altos. Los pesos unitarios varían para cada formación, siendo los más bajos los de las cenizas volcánicas y los más altos corresponden a los rellenos.
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