DESLIZAMIENTO EN LADERAS NATURALES SOBRE SUPERFICIENDE FALLA PREEXISTENTES

Un talud o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que posee pendiente o cambios de altura significativos. En la literatura técnica se define como ladera cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y talud cuando se conformó artificialmente.

Los procesos geotécnicos activos de los taludes y laderas corresponden generalmente, a movimientos hacia abajo y hacia afuera de los materiales que conforman un talud de roca, suelo natural o relleno, o una combinación de ellos.

Los movimientos ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por caída libre, movimientos de masa, erosión o flujos. Fenómenos como deslizamientos rotacionales y traslacionales de laderas, erosión de suelos y caídos de rocas, lo que dio origen a flujos de suelos y rocas que arrasaron todo tipo de construcciones, perdidas de importantes superficies de terreno y destrucción de comunidades por impacto de fragmentos de rocas.

Los deslizamientos rotacionales se presentaron fundamentalmente en rocas frágiles y deleznables como lutitas y limolitas, cuyo interperismo produce suelos finos arcillosos y/o limosos que forman la capa de cobertura superficial donde crecen plantas y arbustos y que, en buena parte de las fallas observadas, correspondía al material que deslizo a lo largo de un plano que delimita el contacto de suelo y del estrato rocoso que no está o está poco afectado por los efectos de interperismo: cambios estacionales, cambios térmicos, humedad, etc. La erosión de suelo por escurrimiento de agua superficial se observó fundamentalmente en materiales granulares volcánicos no consolidados como arenas pumiticas que contienen algo de limos. La caída de rocas se presentó en zonas de cierta resistencia que presentaban discontinuidades como grietas, fracturas o fisuras, incluyendo calizas de origen sedimentario, tobasxxxxxx de origen volcánico y rocas de origen metamórfico como esquistos.

La inestabilidad y fallas que sufrieron varias laderas se debieron a una combinación de los siguientes factores naturales: la morfología y topografía de la zona, la geología y características de los suelos de cobertura vegetal, la precipitación pluvial y el escurrimiento superficial; además, los factores que incluyen la deforestación, la construcción de obras y el cambio en el uso del suelo.

Al variar su contenido de agua o al experimentar de compresión de las rocas por cortes efectuados en las laderas, situación que provoca que pasen de una condición de estabilidad a una de deterioro acelerado. Estos materiales presentaran en general una buena resistencia en estado seco y se comportaran como un sólido, pero al aumentar su contenido de agua pasaran a un estado plástico y posteriormente a un viscoso con un comportamiento similar al de un líquido, lo que los hace muy peligrosos al saturarse durante o después de la época de lluvias.

Las construcciones en laderas de materiales sedimentarios (lutitas y limolitas), pueden sufrir daños como agrietamientos, desplome, distorsión y hundimientos. Varios de los deslizamientos rotacionales observados en materiales de este tipo, se originaron en la zona donde se había efectuado previamente un corte para un camino o para conformar una terraza para una vivienda. De ahí la importancia de contar con un estudio geotécnico de estabilidad que contemple el diseño de estructuras de contención. También debe recomendarse la reforestación de los sitios clasificados como de riego.

Causa: forma de actuación del agente que produce el deslizamiento, y el más importante es el agua, los cuales provocan: Aumento de peso Disminución de cortante

Disminución de la cohesión

Aumento de las opresiones o presión hidrostáticas a través de los planos en que actúan.

Agentes Predisponentes Al DeslizamientoPredisponen, facilitan y cooperan al deslizamiento:

1) Formación geológica

2) Morfológico-Topográfico

3) Climático-Hidrológico

4) Gravedad

5) Calor solar

6) Tipo de vegetación

Agentes Efectivos: Pluviosidad

Capacidad de disolución química

Inmediatos: Lluvia intensa

Sismo

Acción del hombre

Causas: Internas: Factores que reducen la resistencia

Externas: Factores que aumentan las tensiones cortantes

Intermediarias: Licuefacción espontanea, descanso rápido del nivel del agua

Fallas Del Talud: Falla local

Fallas por el pie del talud

Falla de la base o cimentación del talud

CAUSAS DE LA INESTABILIDAD

Existen una serie de factores de los cuales depende la estabilidad de los taludes, tales son:

a) Factores geomorfológicos:

a-1) Topografía de los alrededores y geometría del talud.

a-2) Distribución de las discontinuidades y estratificaciones.

b) Factores internos:

b-l) Propiedades mecánicas de los suelos constituyentes.

b-2) Estados de esfuerzos actuantes.

c) Factores climáticos y en especial el agua superficial y subterránea.

En general, las causas de los deslizamientos pueden ser externas o internas. Losexternas, producen aumento de los esfuerzos cortantes actuantes sin modificar la resistencia al esfuerzo cortante del material. E1 aumento de la altura del talud o el hacerlo más escarpado, son causas de este tipo, como también lo son la colocación de cualquier tipo de sobrecarga en la cresta del talud o la ocurrencia de sismos. Las internas, son los que ocurren sin cambio de las condiciones exteriores del talud. Estos disminuyen la resistencia al esfuerzo cortante del suelo constitutivo, el aumento de presión de poros o la disipación de la cohesión son causes de este tipo.

1.- Causas que producen el aumento de esfuerzos

a- Cargas externas, tales como construcciones y agua.

b- Aumento del peso de la tierra por aumento del contenido de humedad. c- Remoción por socavación de una parte de la masa de suelo.

d- Socavaciones producidas por perforaciones de túneles, derrumbes de cavernas o erosión por filtración.

e- Choques producidos por terremotos o voladuras.

f- Grietas de tracción.

g-Presión de agua en las grietas.

2.- Causas que producen disminución de la resistencia

a- Expansión de Las arcillas por absorción de agua.

b- Presión de agua intersticial.

c- Destrucción de la estructura por vibraciones o actividad sísmica.

d- Fisuras capilares producidas por las alternativas de expansión y re-

tracción o por tracción.

e- Deformación y falla progresiva en suelos sensibles

f- Deshielo de suelos helados o de lentes de hielo.

g- Deterioro del material cementante.

h- Pérdida de la tensión capilar por secamiento.

MÉTODOS CORRECTIVOS PARA FALLAS EN LADERAS Y TALUDES

Lo que persiguen los métodos correctivos es lo siguiente:

1- Evitar la zona de falla

-Cambios en el alineamiento de la vía, sea el horizontal o el vertical:

- Remoción total del material inestable

- Construcción de estructuras que se apoyen en zonas estables (puentes o viaductos)

2- Reducir Las fuerzas motoras:

- Remoción de material en la parte apropiada de la falla.

-Subdrenaje para disminuir el efecto de empujes hidrostáticos y el peso de las masas de tierra.

3- Aumentar las fuerzas resistentes:

- Subdrenajes, para aumentar la resistencia al esfuerzo cortante del suelo.

- Construcción de estructuras de retención

- Uso de tratamientos electroquímicos para elevar la resistencia del suelo al deslizamiento donde existe un alto contenido de arcilla.

1.- Descargar la cresta

Este método consiste en la remoción de parte del material localizado en la cresta del talud, produciéndose una disminución de las fuerzas deslizantes.

La remoción de material en la cabeza de la falla o en todo el cuerpo de la mismo, hasta llegar a la remoción total, es un método que sólo se puede aplicar en fallas ya manifestadas. La remoción de la cabeza busca reducir las fuerzas motoras y balancear la falla, las remociones totales eliminan el problema de raíz.

Son métodos mejores para prevenir que para corregir y se pueden usar prácticamente en toda clase de deslizamientos, pero no son eficientes en los casos de tipo rotacional.

Su principal desventaja estriba en que el material que se excava se desperdicia, además, que al remover material y disminuir los fuerzas motoras también se pueden causar disminuciones en las fuerzas resistentes.

2.- Empleo de bermas laterales o frontales

Una berma es una masa, generalmente, del mismo material del talud, que es colocada en el lado exterior del mismo a fin de aumentar su estabilidad.

E1 efecto de ésta es producir un aumento de las fuerzas resistentes debido al incremento en la longitud del arco de fal1a y una disminución de las fuerzas deslizantes por la acción del peso de la berma.

3.- Empleo de materiales ligeros

Consiste en colocar como material de terraplén suelos de peso específico bajo, que den, por lo tanto, fuerzas deslizantes pequeñas.

Esta solución es aplicable únicamente en terraplenes y sobre suelos puramente cohesivos, tales como arcillas blandas o turbas.

Lo que se busca es la reducción de las fuerzas motoras, empleando en el cuerpo del terraplén materiales de bajo peso volumétrico (entre 0.8 y 1.2 Ton/m3) tales como el tezontle que es una espuma basáltica volcánica, etc.

4.- Compactación de suelos compresibles

En el caso de un talud, el método consiste en la remoción del material y su posterior colocación en capas compactadas, no procediendo a colocar la capa siguiente sin haberse logrado un alto grado de compactación de la anterior.

En el caso de terraplenes, el método consiste en construir la estructura en partes, para lo cual se colocan capas del material compactado, no procediendo a colocar la capa siguiente sin haberse logrado una buena compactación.

5.- Empleo de materiales estabilizantes

El fin que persigue este método es mejorar la resistencia del suelo mediante la aplicación de sustancias cementantes, tales como cementos, asfaltos y sales químicas, pero en la práctica estos procedimientos resultan caros, por lo que su uso es limitado.

En general se trata de añadir cementación artificial a los granos del suelo. Los procesos de inyección química utilizan mezclas químicas en que predomina el silicato de sodio, a partir del cual puede formarse un gas silícico para rellenar grietas, intersticios y vacíos en el suelo.

Otro método de endurecimiento de suelos consiste en inyectar lechada de cemento a superficies de fallas previamente formadas y relativamente superficiales, en materiales duros y fisurados. El efecto de relativamente superficiales, en materiales duros y fisurados. El efecto de la inyección es desplazar el agua de las fisuras y rellenarla con mortero de cemento.

También se han utilizado como materiales para inyectar, emulsiones asfálticas con las que se logra mayor penetración que con la lechada de cemento, por su menor viscosidad. E1 uso de inyecciones asfálticas está limitado por la posibilidad de flujo interno del agua, pues éste puede remover fácilmente la película asfáltica.

6.- Empleo de muros de retención

Consiste en la colocación de un muro de contención, con el fin de confinar la masa de suelo inestable. Para ello se debe verificar que la cimentación del muro queda por debajo del plano de falla, de modo que éste lo intercepte.

Este debe ser dotado de un drenaje adecuado con el fin de canalizar las aguas hacia las salidas que se proyecten a través del muro.

Las estructuras de retención se construyen, por lo general, al pie de los taludes de terraplenes que no podrían ligarse generalmente con el terreno de cimentación, sobre todo en laderas inclinadas. También se construyen al pie de cortes para dar visibilidad o para disminuir la altura de cortes en materiales cuya resistencia sea predominante o puramente cohesiva.

Las estructuras de retención tienen la ventaja de exigir poco espacio para su erección.

Hay que evitar los muros altos y largos pares son muy costosos, además que requieren de un conjunto de obras auxiliares tales como subdrenaje, desagües, etc., que elevan considerablemente el costo total .

Existen varios tipos de muros, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

· Pantallas Atirantadas

· Muros de Tierra Armada

· Muros con Geotextiles

· Geomuros

· Muros – Bloques

· Muros ecológicos

· Muros de Gaviones

· Muros de concreto armado (cantiliver)

· Muros de gravedad

· Pantallas discontínuas

· Entre otros.

GEOSINTÉTICOS

En el pasado se utilizaban diversos materiales para separación y refuerzo del suelo, incluyendo céspedes, chorros de agua, broncos de madera, tablas, malla metálica, algodón y yute. Empero, debido a que se deterioraban en un tiempo relativamente corto, necesitaban mantenimiento con frecuencia o tenían un alto costo, era deseable el uso de materiales más eficientes, más durables. Como opción, ahora se utilizan telas sintéticas, cuadriculas, redes y otras estructuras.

A comienzos del siglo pasado, en 1926 se ve el inicio de un proceso más sistemático de utilización de elementos para el mejoramiento de las condiciones del terreno. En Carolina del Sur, fue donde se utilizó por vez primera para la ejecución de una carretera una capa gruesa de algodón cubierta por asfalto caliente con una capa delgada de arena sobre una base de tierra. Este experimento no se dio a conocer sino diez años después; demostrando su efectividad al observar que después de echo ensayos de campo se había disminuido considerablemente el agrietamiento y las fallas en la carretera.

A pesar de este aparente éxito, existió un factor que no pudo ser controlado, la descomposición de la tela. Es así como se da inicio al los GEOSINTÉTICOS, " GEO " por su aplicación directa a suelos y rocas y " SINTÉTICOS ", por ser fabricado exclusivamente de productos no naturales.

Los grupos más influenciados en la utilización de los geosintéticos son los ingenieros y geotécnicos. Aunque son innumerables Las rezones que determinan la preferencia por la utilización de estos materiales; podríamos citar su rápida instalación, el que reemplazan diseños difíciles y además, que representan ventajas económicas importantes.

Éstos son tejidos hechos de plásticos, principalmente polímeros, pero a veces hule, fibras de vidrio u otros materiales, que se incorporan en suelos para mejorar ciertas características geotécnicas. Las funciones que desempeñan los materiales geosintéticos se pueden agrupar en cinco categorías principales: separación de materiales, refuerzo de suelos, filtración, drenaje dentro de masas de suelos y barrera para movimiento de humedad. Hay varios tipos de materiales geosintéticos.

CLASIFICACIÓN DE LOS GEOSINTÉTICOS

Los geosintéticos los podemos clasificar en la actualidad en cuatro grupos:

1.- Geomalla

2.- Geocompuestos

3.- Geomembranas

4.-Geotextiles

1.- Geomallas

Las geomallas forman el grupo más pequeño de los geosintéticos, pero en la actualidad tienen un crecimiento bastante acelerado. Son plásticos que forman una configuración bastante abierta. Frecuentemente las geomallas son estrechadas en una o en dos direcciones para mejorar sus propiedades físicas.

Según su función se pueden clasificar en:

- Separación

- Refuerzo

Las geomallas tienen gran variedad de usos como pueden ser:

- Para refuerzo de base de carretera.

- Muros de tierra reforzada.

- Protección para tuberías enterradas.

- Cercas de seguridad.

- Muros de gaviones.

2.- Geocompuestos

Los geocompuestos son una combinación de otros tipos de materiales geosintéticos, formulados para cumplir funciones específicas.

El diseño de filtros de materiales geosintéticos, o refuerzo de tierra, o un recubrimiento de membrana impermeable para relleno sanitaria requiere de una idea clara de las características geotécnicas a alcanzarse con la aplicación de materiales geosintéticos, y de un pleno conocimiento de las propiedades de los materiales geosintéticos así como de los materiales disponibles en la actualidad y de sus propiedades.

3.- Geomembranas

Las geomembranas son tejidos poliméricos realmente impermeables, que por lo general se fabrican en hojas flexibles y continuas. Se usan básicamente como barreras para líquidos o vapores. Pueden servir como recubrimientos para rellenos sanitarios y cubiertas para almacenes. Algunas geomembranas se fabrican al impregnar geotextiles con asfalto o elastoméricos.

4.- Geotextiles

Los geotextiles son tejidos flexibles, porosos, hechos de fibras sintéticas en máquinas tejedoras estándar o por deslustramiento o labor de punto (telas no tejidas). Ofrecen las ventajas para fines geotécnicos de resistencia a la biodegradación y porosidad, permitiendo flujo por el tejido y dentro del mismo.

Las seis funciones más importantes de los geotextiles son:

- Separación.

- Refuerzo.

- Filtración.

- Drenaje.

- Control de erosión.

- Estabilización.