02.04.2013 08:40

 

Definición

 

Los deslizamientos de tierra son uno de los procesos geológicos más destructivos que afectan a los humanos, causando miles de muertes y daños en las propiedades, por valor de decenas de billones de dólares cada año (Brabb y Hrrod, 1989).

 

                                  

                               Figura 1. Efectos directos e indirectos derivados de la ocurrencia de los deslizamientos de tierra

 

Nomenclatura

 

La nomenclatura más comúnmente utilizada en las ciencias geotécnicas, se basa en los sistemas de clasificación propuestos por Hutchinson (1968) y por Varnes (1958 y 1978). Este último sistema fue actualizado por Cruden y Varnes en el Special Report 247 del Transportation Research Board de los Estados Unidos (1996) y es el sistema de nomenclatura y clasificación más utilizado en el mundo. Por otra parte, en cada país o región se utilizan algunos vocablos propios. Los términos básicos más aceptados universalmente son el de Talud para identificar una superficie con relieve inclinado y el de Deslizamiento para los movimientos del talud.

 

Talud.

Un Talud o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que presenta una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura técnica se define como Ladera cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y Talud cuando se conformó artificialmente (Figura 2). Los taludes se pueden agrupar en tres categorías generales: los terraplenes, los cortes de laderas naturales y los muros de contención. Se pueden presentar combinaciones de los diversos tipos de taludes y laderas. Las laderas o taludes que han permanecido estables por muchos años, pueden fallar debido a cambios topográficos, sísmicos, a los flujos de agua subterránea, a los cambios en la resistencia del suelo, la meteorización o a factores de tipo antrópico o natural que modifiquen su estado natural de estabilidad. Un talud estable puede convertirse en un Deslizamiento.

 

Partes de un Talud.

Existen algunos términos para definir las partes de un talud. El talud comprende una parte alta o superior convexa con una cabeza, cima, cresta o escarpe, donde se presentan procesos de denudación o erosión; una parte intermedia semi-recta y una parte baja o inferior cóncava con un pie, pata o base, en la cual ocurren principalmente procesos de depositación (Figura 3).

 

 

                    

                     Figura 2. Nomenclatura de taludes y  laderas.

 

 

                       

                      Figura 3. Partes generales de un talud o ladera.

 

En un talud o ladera se definen los siguientes elementos constitutivos:

 

• Pie, pata o base. El pie corresponde al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte inferior del talud o ladera. La forma del pie de una ladera es generalmente cóncava.

• Cabeza, cresta, cima o escarpe. Cabeza se refiere al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte superior del talud o ladera. Cuando la pendiente de este punto hacia abajo es semi- vertical o de alta pendiente, se le denomina Escarpe. Los escarpes pueden coincidir con coronas de deslizamientos. La forma de la cabeza generalmente es convexa.

• Altura. Es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta claramente definida en taludes artificiales, pero es complicada de cuantificar en las laderas debido a que el pie y la cabeza generalmente no son accidentes topográficos bien marcados.

• Altura de nivel freático. Es la distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua (la presión en el agua es igual a la presión atmosférica). La altura del nivel freático se acostumbra medirla debajo de la cabeza del talud.

• Pendiente. Es la medida de la inclinación de la superficie del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m:1, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical. Ejemplo: 45° = 100% = 1H:1V. Los suelos o rocas más resistentes generalmente forman laderas de mayor pendiente y los materiales de baja resistencia o blandos, tienden a formar laderas de baja pendiente.

Los deslizamientos.

Son desplazamientos de masas de tierra o rocas (o ambos), por una pendiente abajo 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.

Los deslizamientos pueden ser lentos, los cuales dependen de las características del terreno por donde se deslizan, la velocidad del movimiento es tan lenta que no se percibe, este tipo de deslizamiento genera unos pocos centímetros de material al año. Se identifican por medio de una serie de características marcadas en el terreno.

Pueden ser rápidos, los cuales son movimientos bruscos, varios metros en pocos minutos. La velocidad del movimiento es tal que la caída de todo el material puede darse en pocos minutos o segundos. Son frecuentes durante las épocas de lluvias o actividades sísmicas intensas. Como son difíciles de identificar, ocasionan importantes pérdidas materiales y de vidas.

Los deslizamientos ocurren por lluvias torrenciales, por la erosión de los suelos y por los temblores de tierra, pudiendo producirsen también en zonas cubiertas por grandes cantidades de nieve (avalanchas) y actividad humana (cortes en ladera, falta de canalización de aguas, etc.).

Depende de las siguientes variables: Clase de rocas y suelos; Topografía (lugares montañosos con pendientes fuertes); Cantidad de lluvia en el área; Actividad sísmica de la zona; Actividad humana (cortes en ladera, falta de canalización de aguas, etc.); Erosión (por actividad humana y de la naturaleza).

    

       Figura 4. Partes de un deslizamiento.

 

Partes de un Deslizamiento.

 

En la Figura 4, se muestra un deslizamiento típico o desplazamiento en masa. Las partes principales son las siguientes:

• Cabeza. Parte superior de la masa de material que se mueve. La cabeza del deslizamiento no corresponde necesariamente a la cabeza del talud. Arriba de la cabeza está la corona.

• Cima. El punto más alto de la cabeza, en el contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.

• Corona. El material que se encuentra en el sitio, (prácticamente inalterado), adyacente a la parte más alta del escarpe principal, por encima de la cabeza.

• Escarpe principal. Superficie muy inclinada a lo largo de la periferia posterior del área en movimiento, causado por el desplazamiento del material.

La continuación de la superficie del escarpe dentro del material conforma la superficie de la falla.

• Escarpe secundario. Superficie muy inclinada producida por el desplazamiento diferencial dentro de la masa que se mueve. En un deslizamiento pueden formarse varios escarpes secundarios.

• Superficie de falla. Área por debajo del movimiento y que delimita el volumen del material desplazado. El suelo por debajo de la superficie de la falla no se mueve, mientras que el que se encuentra por encima de esta, se desplaza. En algunos movimientos no hay superficie de falla.

• Pie de la superficie de falla. La línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.

• Base. El área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla.

• Punta o uña. El punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima.

• Cuerpo principal del deslizamiento. El material desplazado que se encuentra por encima de la superficie de falla. Se pueden presentar varios cuerpos en movimiento.

• Superficie original del terreno. La superficie que existía antes de que se presentara el movimiento.

• Costado o flanco. Un lado (perfil lateral) del movimiento. Se debe diferenciar el flanco derecho y el izquierdo.

• Derecha e izquierda. Para describir un deslizamiento se recomienda utilizar la orientación geográfica (Norte, Sur, Este, Oeste); pero si se emplean las palabras derecha e izquierda, deben referirse al deslizamiento observado desde la corona hacia el pie.

 

CLASIFICACIÓN DE MOVIMIENTOS EN MASA

 

CAIDA: Son movimientos en caída libre de distintos materiales tales como rocas, detritos o suelos. Este tipo de movimiento se origina por el desprendimiento del material de una superficie inclinada, el cual puede rebotar, rodar, deslizarse o fluir ladera abajo. Ocurre en forma rápida sin dar tiempo a eludirlas.

 

 

                            

                                                                                          

                                                      Figura 5. Esquema de Caídas.

 

INCLINACIÓN O VOLCAMIENTO: Este tipo de movimiento consiste en una rotación hacia adelante de una unidad o unidades de material térreo con centro de giro por debajo del centro de gravedad de la unidad. Generalmente, los volcamientos ocurren en las formaciones rocosas, pero también, se presentan en suelos cohesivos secos y en suelos residuales (Figura 6).

                                 

 

Figura 6. Procesos que conducen al Volcamiento o inclinacin en materiales residuales.

 

     Se pueden diferenciar tres tipos de volcamiento:

 

1. Volcamiento a flexión. Columnas continuas se rompen y separan unas de otras en flexión a medida que se inclinan hacia adelante (Figura 6).
2. Volcamiento en V invertida. Consiste en la inclinación múltiple de una serie de bloques con centro de giro en la superficie inferior del sistema de volcamiento, el cual puede convertirse en una superficie de falla.
3. Flexión en bloque. Flexión continua de columnas largas a través de desplazamientos acumulados a lo largo de las numerosas juntas.

REPTACIÓN (CREEP): La reptación o creep consiste en movimientos del suelo sub-superficial desde muy lentos a extremadamente lentos sin una superficie definida de falla. La profundidad del movimiento puede ser desde pocos centímetros hasta varios metros.

 

Generalmente, el desplazamiento horizontal es de unos pocos centímetros al año y afecta a grandes áreas de terreno (Figura 7). La reptación puede preceder a movimientos más rápidos como los flujos o deslizamientos traslacionales. La reptación comúnmente ocurre en las laderas con pendiente baja a media. Se le atribuye a las alteraciones climáticas relacionadas con los procesos de humedecimiento y secado en los suelos, usualmente arcillosos, muy blandos o alterados, con características expansivas.

 

             

Figura 7. Esquema de proceso de reptación.

 

DESLIZAMIENTO ROTACIONAL: En un desplazamiento rotacional, la superficie de falla es cóncava hacia arriba y el movimiento es rotacional  con respecto al eje paralelo a la superficie y transversal al deslizamiento. El centro de giro se encuentra por encima del centro de gravedad del cuerpo del movimiento. Visto en planta, el deslizamiento de rotación posee una serie de agrietamientos concéntricos y cóncavos en la dirección del movimiento. El movimiento produce un área superior de hundimiento y otra inferior de deslizamiento, lo cual genera, comúnmente, flujos de materiales por debajo del pie del deslizamiento (Figura 8). La cabeza del movimiento bascula hacia atrás y los árboles se inclinan, de forma diferente, en la cabeza y en el pie del deslizamiento.

 

 

                                               

 

Figura 8. Esquema Deslizamiento Rotacional.

 

DESLIZAMIENTO DE TRASLACIÓN: En el desplazamiento de traslación la masa se desliza hacia afuera o hacia abajo, a lo largo de una superficie más o menos plana o ligeramente ondulada y tiene muy poco o nada de movimiento de rotación o volteo (Figura 9). Los movimientos traslacionales generalmente, tienen una relación Dr/Lr de menos de 0.1. En muchos desplazamientos de traslación, la masa se deforma y/o se rompe y puede convertirse en flujo, especialmente en las zonas de pendiente fuerte.

                                                   

Figura 9. Ejemplos de desplazamiento de traslación.

 

 EXTENSIÓN LATERAL: Se denomina extensión o esparcimiento lateral a los movimientos con componentes, principalmente laterales, en    taludes de baja pendiente. En los esparcimientos laterales el modo del movimiento dominante, es la extensión lateral acomodada por fracturas de corte y tensión (sobre roca o sobre suelos plásticos).

Las extensiones laterales ocurren comúnmente en las masas de roca, sobre suelos plásticos o finos, tales como arcillas y limos sensitivos                 que pierden gran parte de su resistencia al remoldearse.        

                                                                                

 

Figura 10. Esquema de una extensión lateral.

 

 HUNDIMIENTOS: Los hundimientos son movimientos generalmente verticales de masas de suelo, en las cuales ocurre una disminución del volumen general del terreno. Los procesos de hundimiento de gran magnitud se clasifican como parte de los movimientos en masa o deslizamientos, aunque para su ocurrencia, la presencia de un talud no es necesariamente un pre-requisito. Pueden ser de gran magnitud o relativamente pequeños. Los hundimientos obedecen a diferentes causas naturales.

 

Hundimientos por deformación geológica (Sagging)Los hundimientos por deformación geológica conocidos en la nomenclatura internacional como sagging (Hutchinson, 1988), consisten    en deformaciones profundas, en gran escala, bajo la influencia de la gravedad. Se presentan en macizos de roca aparentemente competente donde han ocurrido procesos internos de cambio de esfuerzos. En la Figura 11, se muestran los principales tipos de sagging.

 

                                                              

 

Figura 11. Tipos de sagging o hundimientos por deformación geológica.

       

Depresión por Subsidencia (Formación de cavernas y sinkholes).

 

La subsidencia consiste en el hundimiento generalizado del terreno. Los movimientos masivos de subsidencia se dan desde muy lentos a rápidos y pueden estar relacionados con diversas causas naturales entre las cuales se encuentran las formaciones solubles o kársticas y la explotación de aguas subterráneas. Las calizas y dolomitas son rocas carbonatadas, solubles y muy susceptibles a la descomposición química. La meteorización química produce vacíos o cavernas dentro de la formación rocosa, que pueden ser de gran tamaño. El hundimiento o colapso del techo de estas cavernas produce deslizamientos por hundimiento. El resultado puede ser la generación de una dolina o sinkhole.

Hundimientos y desplazamientos confinados por cambio de presiones de poros.

 

Con relativa frecuencia ocurren hundimientos y desplazamientos dentro del terreno, en condiciones confinadas o semi-confinadas, sin que se presenten superficies de falla completas como se indica en la Figura 12. Estos desplazamientos obedecen a deformaciones o reacomodo interno de las partículas al aumentar la presión de poros o disminuir las tensiones negativas.

En este tipo de movimiento del terreno se presentan agrietamientos, hundimientos y levantamientos del terreno. El caso más común es el de los rellenos detrás de los muros de contención.

 

                                                    

 

Figura 12. Hundimientos Confinados.

 

 

Hundimiento de terraplenes.

 

Existe una tendencia de los terraplenes a experimentar cambios de volumen y asentamiento o hundimiento. Generalmente, estos movimientos del talud están relacionados con deficiencias en el proceso de compactación, la falta de confinamiento lateral, o el asentamiento co-sísmico. El hundimiento puede ser un asentamiento general del suelo de cimentación por debajo del terraplén. Con frecuencia, los hundimientos de terraplenes generan agrietamientos longitudinales, los cuales eventualmente pueden inducir deslizamientos de los taludes laterales.

 

Si el terraplén se encuentra sobre suelos licuables se puede producir su colapso en un sismo de gran magnitud.

 

 FLUJOS DE TIERRA: Son movimientos lentos de materiales blandos. Estos flujos frecuentemente arrastran parte de la capa vegetal.

 

FLUJOS DE LODO: Se forman en el momento en que la tierra y la vegetación son debilitadas considerablemente por el agua, alcanzando gran fuerza cuando la intensidad de las lluvias y su duración es larga.

 

La velocidad de los flujos puede ser lentos o rápidos (Figura 13), así como secos o húmedos y los hay de roca, de residuos o de suelo o tierra. Los flujos muy lentos (o extremadamente lentos) se asimilan en ocasiones, a los fenómenos de reptación.

 

En los flujos existe una superficie fácilmente identificable de separación entre el material que se mueve y el subyacente, mientras en la reptación, la velocidad del movimiento disminuye al profundizar en el perfil, sin que exista una superficie definida de rotura.

 

                                   

 

Figura 13. Velocidad de los flujos.

 

 AVALANCHA: Cuando los flujos alcanzan grandes velocidades se clasifican como avalanchas. En las avalanchas el flujo desciende formando una especie de ríos de roca, suelo y residuos diversos (Figura 14). Estos flujos comúnmente se relacionan con las lluvias ocasionales de índicespluviométricos excepcionalmente altos, el deshielo de los nevados o los movimientos sísmicos en zonas de alta montaña y la ausencia de vegetación.

                                                   

Figura 14. Materiales en una avalancha.

 

Las avalanchas pueden alcanzar velocidades de más de 50 m/s en algunos casos. El movimiento de las avalanchas se define como un flujo turbulento de granos. Este mecanismo no requiere de la presencia de una fase líquida o gaseosa y el movimiento se produce por transferencia de momentum al colisionar las partículas o bloques que se mueven. Los conos volcánicos son muy susceptibles a las avalanchas.

Lahares

Los lahares constituyen un tipo especial de avalancha o flujo de detritos, generados por el deshielo rápido de áreas de nevados, con erupciones volcánicas.

El flujo de agua arrastra lodo, ceniza volcánica y detritos formando avalanchas de gran magnitud y alta velocidad. Un ejemplo de lahar fue la avalancha de Armero en Colombia, la cual sepultó un pueblo completo y murieron 23.000 personas. El lahar fue aumentando de tamaño y velocidad a medida que se desplazaba por el cauce de un río de alta pendiente. Al pasar un intervalo de tiempo y secarse, el depósito del lahar se endureció.

 

 MOVIMIENTOS COMPLEJOS: Con mucha frecuencia los movimientos de un talud incluyen una combinación de dos o más tipos de desplazamiento descritos anteriormente. A este tipo de deslizamiento que involucra varios tipos de movimientos, se le denomina Complejo.

Adicionalmente, un tipo de proceso activo puede convertirse en otro, a medida que progresa el fenómeno de desintegración; es así como una inclinación puede terminar en un caído o en un deslizamiento en flujo.