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Página 1 de 121 INCIDENCIA DE LAS INTERCALACIONES DE ARCILLA EN LA ESTABILIDAD DE CORTES DE TALUD EN DEPOSITOS DE MATERIAL LIMO ARENOSO DE LA FORMACIÓN TABLAZO EN EL MUNICIPIO DE SAN GIL JOSIMAR BARBOSA USEDA JAIRO AUGUSTO VESGA REYES UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE ESTUDIOS DE POSTGRADOS ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA 2014
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INCIDENCIA DE LAS INTERCALACIONES DE ARCILLA EN LA ESTABILIDAD
DE CORTES DE TALUD EN DEPOSITOS DE MATERIAL LIMO ARENOSO DE
LA FORMACIÓN TABLAZO EN EL MUNICIPIO DE SAN GIL
JOSIMAR BARBOSA USEDA
JAIRO AUGUSTO VESGA REYES
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
FACULTAD DE ESTUDIOS DE POSTGRADOS
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2014
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INCIDENCIA DE LAS INTERCALACIONES DE ARCILLA EN LA ESTABILIDAD
DE CORTES DE TALUD EN DEPOSITOS DE MATERIAL LIMO ARENOSO DE
LA FORMACIÓN TABLAZO EN EL MUNICIPIO DE SAN GIL
Trabajo de Grado para optar al título de:
ESPECIALISTA EN GEOTECNIA AMBIENTAL
JOSIMAR BARBOSA USEDA
JAIRO AUGUSTO VESGA REYES
Directora:
Dra. MARÍA LUCIA SIERRA SIERRA
Especialista en Métodos y Técnicas de Investigación Social
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
FACULTAD DE ESTUDIOS DE POSTGRADOS
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2014
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Nota de Aceptación
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
Firma del Presidente del Jurado
_________________________________
Firma de Jurado
_________________________________
Firma de Jurado
Bucaramanga, Octubre de 2014.
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A Dios Padre Todopoderoso…esa fuerza que me mueve cada día
con el deseo de ser cada día mejor ser humano
A mi madre, a su entrega, a su cariño y a su desmedida capacidad de dar Amor
A mi Hermano Gerardo, con su nobleza comprende mis alegrías y tristezas
A Johanna, mi esposa, mi amiga, mi cómplice, a su paciencia, a su risa
A mis hijos, Juanita y Alejandro, pedacitos de mi corazón…bombas de amor y ternura
A Papá...gracias a ti, vives en mí todos los días
A quienes con su trabajo y sudor me han permitido crecer también profesionalmente, mi búsqueda de
horizontes laborales son un compromiso para su bienestar
A quienes me aprecian, a todos ellos…mi paz
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AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos:
A la UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES, al cuerpo docente del programa por
brindarnos el conocimiento, potencial universal necesario para el desarrollo intelectual, la transformación de una sociedad culta y el eje de una formación académica que permita una nación libre y fuerte ante la necesidad de competir con calidad.
A MARÍA LUCIA SIERRA SIERRA, Docente del programa de Geotecnia Ambiental, Especialista en Métodos y Técnicas de Investigación Social, asesora temática y metodológica, por toda la comprensión y paciencia, su dedicación durante y después del ciclo de materias para ella nuestra gratitud exhortándola para que continúe avanzando en el camino de la formación con la misma dedicación y confianza hacia sus estudiantes.
A los propietarios del predio Urbanización San Marcos, Familia Calderón, a Miguel y Teófilo, por permitir que este trabajo además de poder convertirse en un apoyo para sus objetivos, se pudiese realizar apoyando dicha labor en medio de dificultades de tipo social para ellos.
A todas las personas que de alguna u otra forma hicieron parte de las labores de este trabajo, que con su aporte, trabajo, asesoría y lineamientos hicieron posible llevarlo a feliz término, a ellos todo nuestro aprecio, son parte del logro de nuestro objetivo y de nuestro orgullo para obtener el título de Especialistas.
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CONTENIDO
GLOSARIO 11
RESUMEN 17
SUMMARY 18
1. INTRODUCCIÓN 19
2. OBJETIVOS 21
2.1 OBJETIVO GENERAL 21
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21
3. MARCO TEÓRICO 23
3.1 ANTECEDENTES 23
3.2 DINÁMICA DE LAS ARCILLAS 25
3.2.1 Arcilla 25
3.2.2 Capacidad de Absorción 27
3.2.3 Hidratación e Hinchamiento 28
3.2.4 Plasticidad 28
3.2.5 Tixotropía 29
3.2.6 Expansión y Contracción 30
4. MARCO REFERENCIAL 31
4.1 GENERALIDADES 31
4.1.1 Descripción Geológica Regional 31
4.2 GEOLOGÍA LOCAL 32
4.2.1 Litoestratigrafía 32
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4.2.2 Sistema Jurásico 32
4.2.3 Sistema Cretácico 33
4.2.4 Formación Rosablanca (Kir) 33
4.2.5 Formación Paja 34
4.2.6 Formación Tablazo 34
4.2.7 Formación Simiti 34
4.2.8 Cuaternario 35
4.3 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL 37
4.3.1 Sinclinal de Páramo 37
4.3.2 Sinclinal de El Valle 37
4.3.3 Falla 37
4.4 NEOTECTÓNICA 39
4.5 CARACTERÍSTICAS AMBIENTALES DEL MUNICIPIO DE SAN GIL 40
4.5.1 Temperatura 40
4.5.2 Precipitación 41
4.5.2.1 Estación el Cucharo 41
4.5.2.2 Estación el Mamonal 42
4.6 CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS DEL MUNICIPIO DE SAN GIL 44
4.6.1 Drenaje e Infiltración 44
4.6.2 Coluvion 44
4.6.3 Depósito Aluvial Río Fonce 45
4.7 SECCIÓN ESTRATIGRÁFICA BARICHARA –SAN GIL (SANTANDER) 45
4.7.1 Formación Tablazo
4.7.1.1 Segmento A
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4.7.1.2 Segmento B
4.7.1.3 Segmento C
4.7.1.4 Segmento D
4.7.1.5 Segmento E
5. MARCO CONTEXTUAL
5.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDADES GEOLÓGICAS EN EL LOTE ESTUDIADO
5.1.1 Formación Tablazo
5.1.1.1 Espesor
5.1.2 Formación Paja
6. DISEÑO METODOLÓGICO
6.1 TIPO DE INVESTIGACION
6.2 POBLACIÓN Y MUESTRA
6.3 MÉTODOS Y TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
6.3.1 Distribución en el lote
6.3.2 Delimitación del área de influencia
6.3.3 Localización
6.4 CARACTERIZACIÓN EN SITIO
6.4.1 Condiciones topográficas de la zona de estudio
6.4.2 Sección típica de la ladera y talud intervenido
6.4.3 Suelo representativo en el predio
6.5 INTERCALACIÓN O ALTERNANCIA DE ARCILLA
6.6 DISPOSICIÓN DE LA CAPA DE ARCILLA ENCONTRADA EN EL DÉPOSITO
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Columna estratigráfica generalizada Cuenca del Magdalena Medio… 38
Figura 2. Localización de acuerdo a la zonificación Plancha 135……………….. 40
Figura 3. Sismicidad Histórica de Santander………………………………………. 41
Figura 4. Precipitación media mensual medida en la estación el Cucháro…….. 44
Figura 5. Precipitación media mensual medida en la estación el Mamonal…… 45
Figura 6. Perfil batimétrico en el que cada tipo litológico y granulométrico……. 54
Figura 7. Plano Topográfico del sitio con la condición actual…………………… 64
Figura 8. Sección de análisis de estabilidad para el corte y ladera…………….. 66
Figura 9. Perfil Batimétrico de cada tipo litológico eje N – S San Gil…………. 69
Figura 10. Dinámica del movimiento de acuerdo con la cota original de terreno 70
Figura 11. Caracterización textural de la zona de ladera……………………….. 74
Figura 12. Lluvia, Infiltración y Escorrentías durante una Tormenta…………… 91
Figura 13. Promedio mensual de lluvia……………………………………………. 93
Figura 14. Condición inicial modelo Slide con material en estrato superior y línea
piezométrica................................................................................................ 101
Figura 15. Modelo en Slide se aprecia las condiciones del material en el estrato
inferior y la línea piezométrica asumida….……………………………….... 102
Figura 16. Modelación sin nivel freático del suelo en estrato superior…. 103
Figura 17. Modelación sin nivel freático y factor de seguridad mínimo de
superficies 25…………………………………………………………………. 103
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Figura 18. Modelación sin nivel freático se aprecia los parámetros del suelo y el
factor de seguridad 1.381…………………………………………………….. 104
Figura 19. Resultados obtenidos con nivel freático……………………… 105
Figura 20. Modelación y resultados obtenidos con línea piezométrica y evaluada
mediante el mínimo de superficies de falla establecidas en 25………….…105
Figura 21. . Resultados obtenidos con un F.S. de 1.354 y mediante el análisis de
todas las superficies de falla……………………………………………….. 106
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LISTA DE FOTOS
Foto 1. Formación Tablazo en al área de Barichara…………………………… 47
Foto 2. Vista del segmento C de la formación Tablazo……………………….. 49
Foto 3. Otra vista de lote de estudio de la Urbanización San Marcos………. 50
Foto 4. Localización del Predio de Estudio en el Municipio de San Gil…….. 60
Foto 5. Localización del predio de estudio…………………………………….. 63
Foto 6. Levantamiento Topográfico del predio en su condición actual......... 64
Foto 7. Vista panorámica de San Gil y eje del perfíl batimétrico………….… 67
Foto 8. Cara descubierta del talud fallado…………………………………….. 71
Foto 9. Dimensión del volumen desplazado mediante traslación………… 72
Foto 10. Vista del volumen de suelo perteneciente al talud fallado……… 84
Foto 11. Movimiento de traslación en talud fallado………………………... 86
Foto 12. Volumen desplazado y tomando un ángulo de reposo de 45°… 87
Foto 13. Material desplazado mediante la traslación de la masa de suelo 87
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Valores de Ángulo de fricción interna ……………………………….. 28
Tabla 2. Desarrollo histórico de la nomenclatura…………………………..…. 54
Tabla 3. Propósitos y Metas del Diseño Metodológico del Proyecto……..… 57
Tabla 4. Descripción del perfil Estratigráfico del suelo Estudio N°1238……. 76
Tabla 5. Parámetros de suelo obtenidos en ensayos de caracterización Estudio de
Suelos 1238……………………………………………………………………..…. 77
Tabla 6. Descripción del perfil Estratigráfico del subsuelo Estudio N° 2112.. 79
Tabla 7. Condiciones de agua subsuperficial en sondeo Estudio N° 2112…. 80
Tabla 8. Análisis de resultados de laboratorio Estudio N° 2112……………… 81
Tabla 9. Coeficientes de permeabilidad y capacidad de infiltración …………. 91
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GLOSARIO (MARCO CONCEPTUAL)
Amenaza: Probabilidad de ocurrencia de un evento terrestre, con una cierta
intensidad, en un sitio específico y en un periodo de tiempo determinado, es decir,
se relaciona con tiempo, espacio y energía.
Ángulo de Fricción: Hace referencia a condiciones internas, es el promedio de
todos los ángulos de fricción del suelo analizado, por tal motivo tiende a ser mayor
que el ángulo de reposo de un material.
Ángulo de reposo: Pendiente máxima de una porción de terreno granular sin que
se produzca un deslizamiento. También llamado ángulo de talud natural.
Arcilla: Se considera un suelo o roca sedimentaria constituido por agregados
de silicatos de aluminio hidratados, los cuales proceden de la descomposición
de rocas que contienen feldespato, como el granito, presenta diversas
coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado hasta el
blanco cuando es pura. Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada
con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C.
Banco de material: Se denomina banco de material a la delimitación en planta de
un área con condiciones de altimetría variables que permiten conformar un
volumen o masa considerable tal que, puede explotarse de la manera más
conveniente y en la cual se encuentran materiales con buenas condiciones físico
mecánicas que pueden aportar cualidades superiores y mejorar situaciones de
desempeño in situ que no son lo suficientemente eficientes, ante condiciones más
exigentes donde los materiales empleados definen un alto grado de estabilidad
más confiable para que tales procesos constructivos puedan perdurar con
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confianza en las obras que pretenden entregarse a determinados períodos de vida
útil.
Batimetría: Es el equivalente submarino de la altimetría; el nombre proviene
del griego βαθυς, que significa profundo, y μετρον, que significa medida. En otras
palabras, la batimetría es el estudio de las profundidades marinas, de la tercera
dimensión de los fondos lacustres o marinos a través de la reconstrucción de
un mapa o carta batimétrica normalmente se muestra el relieve del fondo marino
o terreno como isogramas y puede también dar información adicional de
navegación en superficie.
Bioesparitas: formado por fragmentos de fósiles, conformado por caliza con un
10% de alquímicos en una matriz predominante de calcita.
Caracterización Geotécnica: La caracterización geotécnica hace referencia a
una serie de pasos descritos por la realización de ensayos en condición de
laboratorio para obtener parámetros en el suelo o roca que determinan
condiciones físico mecánicas de los mismos.
Deslizamiento: Consisten en movimientos de masas de roca, residuos o tierra,
hacia abajo de un talud, en el término “deslizamiento” se incluyen tanto los
procesos de erosión como los procesos denudacionales.
Detonante: Característica dada por un agente propio o externo a la condición
natural de los suelos o rocas que facilita o induce fácilmente a movimientos de
masas a lo largo de las superficies de falla, estos pueden ser por caída libre,
movimientos en masa, erosión o flujos de geomateriales.
Falla: Superficie o zona delgada a lo largo de la cual un lado se ha desplazado
con respecto al otro, en una dirección paralela a la superficie o zona. Muchas
fallas son fracturas de cizalle (frágil o zonas de fracturas de cizalle cercanas).
Algunas, sin embargo, son zonas angostas de cizalle con deformación dúctil,
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donde el movimiento ocurre sin pérdida de cohesión a la escala del afloramiento.
Se usa el nombre falla, para distinguir fracturas de cizalle o zonas que se
extienden por varios metros o kilómetros
Feldespatos: Son silicatos de aluminio, potasio, sodio y calcio y aparecen en toda
clase de rocas, son minerales de campo que poseen una partícula tridimensional y
muy difundidos en la corteza terrestre.
Formación Simiti: Formación geológica del periodo cretácico inferior la unidad
consta de shales grises a negros, carbonosos, levemente calcáreos, con
concreciones calcáreas hasta de 3m y con intercalaciones de areniscas y calizas
grises localmente arcillosas y fosilíferas en capas delgadas. Las condiciones paleo
ambientales fueron neríticas de aguas intermedias a profundas. Su espesor varía
entre 250 y 650 mts los contactos de la formación Simiti son concordantes con la
infra yacente formación tablazo.
Formación Tablazo: Formación geológica del periodo Cretácico inferior
específicamente del Barremiano – Albiano inferior compuesta por calizas grises a
negras fosilíferas con niveles intercalados de arcillolitas, son depósitos
sedimentarios de poco profundos con espesores entre los 150 y 325m.
Geomorfología: Rama de la geología y de la geografía que estudia las formas de
la superficie terrestre y los procesos que las generan; explica que las formas de la
superficie terrestre es el resultado de un balance dinámico que evoluciona en el
tiempo entre procesos constructivos y destructivos.
Infiltración: Es el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a través de la
superficie de la tierra, pudiendo quedar retenida por ella, pasar por ella o alcanzar
un nivel de acuífero incrementando el volumen acumulado anteriormente.
Superada por la capacidad de campo del suelo, el agua desciende por la acción
conjunta de las fuerzas capilares y de la gravedad.
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Intercalaciones: Las intercalaciones son cuerpos geológicos que aparecen
alternando entre el material predominante o simplemente dentro de la masas
mineralizadas y que al ser extraídas conjuntamente con ésta, alteran las
características del material llegando incluso a dificultar su procesamiento
cualquiera que sea éste, en geología y geotecnia alteran y cambian las
propiedades físico mecánicas del material.
Limo: Es Sedimento detrítico de granulometría muy fina, con partículas
comprendidas entre 1/16 y 1/256 mm. Cuando es una roca sedimentaria
corresponde a una lutita incoherente que puede estar acompañada por una
pequeña fracción arcillosa cuya clase granulométrica está comprendida entre
arena muy fina y arcilla.
Material de préstamo: Es el material extraído mediante labor mecánica
empleando maquinarias pesadas como excavadoras, retroexcavadoras, dragas y
buldóceres o técnica destructiva por detonación con explosivos, cuando las
detonaciones se hacen a cielo abierto; este material normalmente es dispuesto
para mejorar las condiciones y requerimientos de calidad basados en las normas
de construcción de los diferentes procesos. De acuerdo a la forma y tamaño como
se presentan estos materiales es posible trabajarlos directamente, en otras
ocasiones es necesario el empleo de mezclas, procesos de fracturación,
trituración y selección mecánica para poder clasificar su composición.
Perfil Estratigráfico: Corresponde a la descripción litológica del material presente
en cada nivel, determinando su ubicación y el espesor del mismo, ésta se realiza
de la superficie hacia abajo.
Plano de falla: Superficie a lo largo de la cual se desplazan los bloques que se
separan en la falla, este plano puede tener cualquier orientación (vertical,
horizontal, o inclinado), la orientación se describe en función del rumbo (ángulo
entre el rumbo Norte y la línea de intersección del plano de falla con un plano
horizontal) y el buzamiento o manteo (ángulo entre el plano horizontal y la línea de
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intersección del plano de falla con el plano vertical perpendicular al rumbo de la
falla).
Plegamiento: Es una deformación de las rocas, generalmente sedimentarias, en
la que elementos de carácter horizontal, como los estratos o los planos de
esquistosidad (en el caso de rocas metamórficas), quedan curvados formando
ondulaciones alargadas y más o menos paralelas entre sí. Los pliegues se
originan por esfuerzos de compresión sobre las rocas que no llegan a romperlas;
en cambio, cuando sí lo hacen, se forman las llamadas fallas.
Riesgo: Son las pérdidas probables o consecuencias económicas, sociales o
ambientales, que surgen de la relación de las amenazas existentes y la
vulnerabilidad, en un sitio particular y durante un tiempo de exposición
determinado.
Silicatos: Es un compuesto de silicio y oxigeno mas algunos otros metales son
silicatos minerales y ocupan mas del 90% de los minerales que forman las rocas.
Superficie de Falla: Corresponde al área debajo del movimiento que delimita el
volumen de material desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de
falla no se mueve.
Talud: Es una masa de tierra que no es plana sino que presenta una pendiente o
cambios significativos de altura, cuando su conformación actual tuvo como origen
un procedimiento donde éste se conformó artificialmente.
Traslación: En términos geológicos consiste en movimientos importantes del talud
sobre superficies de falla básicamente planas, asociadas a la presencia de
estratos poco resistentes localizados a poca profundidad bajo el talud; la superficie
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de falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil y se remata en sus
extremos por dos cantiles, por lo general formados por agrietamientos.
Vulnerabilidad: Condición o grado de propensión en que se encuentran las
personas, comunidades, edificaciones y los bienes expuestos a ser afectados por
una amenaza.
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RESUMEN
Incidencia de las Intercalaciones de Arcilla en la estabilidad de cortes de talud en
depósitos de material limo arenoso de la formación Tablazo en el Municipio de
San Gil.
Autores: Ing. Jossimar Barbosa Useda
Ing. Jairo Augusto Vesga Reyes
Palabras Clave: Intercalación de Arcilla, Formación Tablazo, Depósito Arcillo
arenoso, Falla, Estabilidad de Cortes, Origen Sedimentario.
DESCRIPCIÓN
Durante la ejecución de movimientos de tierra en zonas montañosas se generan
cortes en banco que de acuerdo con la ladera en donde se interviene con
maquinaria, el geo material es alterado de forma tal que puede ser susceptible a
inducir la falla por tal intervención. Los suelos de la formación Tablazo son suelos
blandos al tiempo que son muy sensitivos y susceptibles por variaciones
volumétricas de acuerdo con su génesis, dando origen a múltiples alteraciones por
fenómenos de intemperismo.
Se determina en el presente trabajo cual es el efecto de las alternancias o
intercalaciones de arcilla en la estabilidad de los cortes de arena limosa como
material explotado y cual se considera como el origen que causó tal fenómeno de
falla específicamente así como la manera en que se detonó y se presentó dando
lugar a una remoción a escala, pero que significó la reorganización del sitio de
trabajo, sus resultados serán una guía de trabajo para los profesionales que
intervengan estas zonas con maquinaria pesada o los constructores y urbanistas
mismos, los más interesados en realizar sus trabajos bajo condiciones seguras en
sus movimientos de tierra.
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SUMMARY
Incidence of collations clay courts in the stability of slope deposits of sandy silt
materials Tablazo training in the Municipality of San Gil.
Authors: Ing. Jossimar Barbosa Useda
Ing. Jairo Augusto Vesga Reyes
Keywords: Intercalation Clay, Tablazo Formation, Deposit clandy Slime, Fails,
Stability cuts, Sedimentary Origin.
During execution of earthworks cuts in mountainous areas are generated in
accordance with bank slope where machinery is involved, the geomaterial is
altered so that may be susceptible to induce failure by such intervention. The soils
of the training are Tablazo while soft soils are very sensitive and susceptible to
volumetric variations according to their origin, giving rise to multiple alterations by
weathering phenomena.
Is determined in this paper which is the effect of alternations or interbedded clay
courts stability silty sand as mined material which is considered as the source that
caused such failure phenomenon and specifically how it detonated and presented
it leading to a removal of scale, but that meant the reorganization of the work site,
your results will be a working guide for professionals involving these areas with
heavy machinery or builders and planners themselves, more interested in perform
its work under safe conditions in their earthworks.
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1. INTRODUCCIÓN
La presente investigación pretende indagar los fenómenos o condiciones que
llevaron a la falla a uno de una serie de cortes de taludes intervenidos en los
predios de la urbanización San Marcos del Municipio de San Gil, el cual colapsó al
presentarse una falla traslacional en la que el plano de falla mostrado reveló la
existencia de una intercalación de arcilla que cualitativamente describe unas
condiciones muy particulares, esto, sumado a que la temporada en la que se
presentó el fenómeno era seca pudo develar así mismo una condición de
humedad alta, lo cual se considera a priori se constituyó en un detonante de dicho
colapso.
Este trabajo indaga la forma en que la condición facilitó estos movimientos en
masa con la detección de intercalaciones de arcilla que alternan en la matriz del
geo material predominante, a su vez mas estable y seguro del depósito, tal
situación permite el cuestionamiento ante condiciones y parámetros propios del
suelo ya establecidos así como los arrojados por los estudios de caracterización
del material realizados en el laboratorio. De acuerdo con la experiencia adquirida
en la ejecución de movimientos de tierra y debido a que en diferentes ocasiones
se han trabajado cortes en banco de préstamo o cantera de material limo-arenoso
y areno – arcilloso de origen sedimentario perteneciente a la formación tablazo y
paja sin sufrir impase alguno, se ha podido establecer que dentro de un estudio
previo realizado y dadas las recomendaciones geotécnicas y geológicas en las
que se definieron mediante ensayos de laboratorio parámetros como ángulos de
corte, pendiente y una altura de los mismos para mantener una estabilidad
adecuada y evitar la falla del corte intervenido, no se pudo evitar la falla, por tanto
se establece en este documento la condición que determinó la falla y las
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incidencia que estas intercalaciones generan en la estabilidad de cortes
intervenidos mecánicamente.
Se definen las condiciones que motivaron la falla y se convierte en una carta de
navegación para facilitar la forma de intervención a futuro en depósitos de material
con las mismas condiciones con ubicación adyacente para posible explotación en
el Municipio de San Gil, así mismo permite darle a la sociedad y al Municipio
argumentos técnicos que permitan definir que en éste predio exista o no un nivel
importante de amenaza lo cual pueda clasificar éste sector como área vulnerable
para la ocurrencia de fenómenos de remoción en masa.
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2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar la incidencia de las intercalaciones de arcilla en la estabilidad de los
cortes de talud presentes en depósitos de material limo – arenoso de la formación
tablazo del Municipio de San Gil, que permita establecer y definir las causas que
llevan a la falla dichos cortes en los taludes realizados en material de banco o
préstamo mediante indicaciones geotécnicas por la presencia de alternancias de
arcillas.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar las características Geomorfológicas: en cuanto a morfometria,
morfología, morfogénesis y los procesos geomorfolicos presentes de la zona.
Definir geología mediante la identificación de la formación y depósitos
sedimentarios presentes, estratigrafía, caracterización textural.
Determinar la posible vulnerabilidad de riesgos por remoción.
Caracterizar los suelos representativos mediante ensayos de laboratorio de
suelos.
Efectuar el análisis para comportamiento mecánico de los materiales del sitio
en laboratorio para determinar procedimientos de campo correctos.
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Establecer el drenaje superficial actual de la ladera de acuerdo a su geo forma
y su comportamiento ante infiltraciones y redes de flujo como posible
detonante de remoción.
Determinar un rango de factores de seguridad que permitan realizar las
actividades de intervención con maquinaria mediante la modelación con
software especializado.
Establecer los aislamientos a partir de las consideraciones geotécnicas
ambientales.
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3. MARCO TEÓRICO
3.1 ANTECEDENTES
Desde hace un poco más de 35 años se inició la explotación de material de banco
o de préstamo en los terrenos del predio San Marcos, desde entonces se
realizaban cortes con maquinarias más agresivas por su impacto y daño y no
fueron consideradas observaciones técnicas de ningún tipo salvo los
conocimientos de operadores de la misma maquinaria pesada.
Aun así, con el paso del tiempo lograron obtenerse cortes en banco con alturas
entre 4.00 y 5.00 metros e incluso un poco más, donde los mismos fueron
perfilados de forma vertical, sin técnica de corte alguna, con el paso del tiempo los
cortes se mantuvieron estables sin presentar eventos diferentes que pudieran
suponer movimientos de remoción a escala, esto nos permite ubicar la
investigación en el tiempo debido a que no se habían presentado acontecimientos
de éste tipo aunque siempre se empleó el sitio con el objetivo de extraer material
de préstamo debido a sus buenas condiciones de resistencia.
En la actualidad dichos cortes, los más antiguos y expuestos anteriormente están
en condiciones estables, aunque meteorizados por diversas causas, sin
afectaciones por amenaza o remoción en cualquier orden, el paso del tiempo ha
permitido observar la meteorización de los cortes y los cambios en su coloración
debido a la acción de microrganismos y otros agentes que inciden en el proceso
de meteorización de los suelos.
Se realiza la investigación para aportar con el tiempo un documento que le permita
a los profesionales comprender aún más el comportamiento de los suelos
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presentes en la zona y ubicados en dicha formación con el fin de que se convierta
en una herramienta adecuada para realizar intervenciones.
Mediante lo ocurrido en el sitio se indagó al respecto, encontrando que de acuerdo
con lo observado en campo no se tienen estudios ni registros de la ocurrencia de
estos eventos en la ciudad. Así mismo no se encuentra literatura específica para
la zona, no se cuenta con soporte de información al respecto tales como registros
de sucesos similares, no se tiene referencia de algún tipo de trabajo específico en
el ámbito académico sobre el tema, tampoco una investigación ante el fenómeno
ni tampoco algún tipo de publicación; solo se tiene información general de tipo
Geológico contenida en el PBOT del Municipio DE San Gil1.
Solo se ha encontrado una restricción en la clasificación de uso de suelo dada
para este sector, aunque la misma, fue modificada de acuerdo con la última
revisión del PBOT apoyada por un estudio de Sergio Amaya Ferreira2 presentado
a la Corporación Autónoma de Santander C.A.S., adicional a esto la que se
encuentra de forma general un estudio Geotécnico con el cual se dieron
recomendaciones para la realización de los cortes a realizar con la maquinaria,
además de dar criterios para no considerar el sector como de riesgo por
fenómenos de remoción en masa.
En términos generales, las arcillas por ser químicamente inestables presentan
grandes complicaciones que inciden en el comportamiento físico mecánico de los
suelos, así mismo cuando son expansivas implican cambios volumétricos dentro la
1 Municipio de San Gil, Plan Básico de Ordenamiento Territorial para el Municipio de San Gil, Santander. PBOT. 2003.
2 Estudio detallado de Amenaza y/o riesgo por fenómenos de remoción en masa e inundación, en terrenos ubicados en suelos de expansión urbana, que se encuentra con restricción dentro del PBOT del Municipio de San Gil en jurisdicción de la CAS. 2009.
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fase del suelo, lo que las hace bastante agresivas ante cambios de humedad
debido a la expansión y la contracción de las mismas3.
Las intercalaciones de arcilla en estratos de material limo-arenoso son una
sorpresa, por cuanto alteran la calidad de suelos, específicamente suelos de buen
comportamiento y menor expansión de la formación tablazo en los cuales hay
disolución de carbonatos de calcio, estos contenidos le permiten al material limo-
arenoso comportarse muy eficientemente ante requerimientos de capacidad
portante y resistencia.
Estas alternancias cuando se realiza corte cambian la condición del mismo y por
experiencia pueden disminuir la cohesión existente. Debido a su baja resistencia
al corte con humedades superiores al 11% inducen a la falla por traslación a
masas de suelo con capacidades portantes altas, ante una infiltración por red de
flujo, la saturación es tal que, logra descomponer cualquier volumen en banco y
llevarlo a la falla4.
3.2 DINÁMICA DE LAS ARCILLAS
3.2.1 Arcilla
El término arcilla se usa habitualmente con diferentes significados:
Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de minerales (minerales
de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades fisico-químicas
dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 ɥm).
3 Juárez Badillo Eulalio, Rico Rodríguez Alfonso, Mecánica de suelos, México: Limusa, 1982. Tomo I. 4 Gavilanes J. Hernán, Curso de Explotación de Canteras, Parámetros Geotécnicos y Estabilidad
de Taludes, Asociación de Ingenieros de Minas de Ecuador, Ecuador. AIME. 2006.
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Desde el punto de vista petrológico la arcilla es una roca sedimentaria, en la
mayor parte de los casos de origen detrítico, con características bien definidas.
Para un sedimentólogo, arcilla es un término granulométrico, que abarca los
sedimentos con un tamaño de grano inferior a 2 ɥm.
Para un ceramista una arcilla es un material natural que cuando se mezcla con
agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Desde el punto
de vista económico las arcillas son un grupo de minerales industriales con
diferentes características mineralógicas y genéticas y con distintas propiedades
tecnológicas y aplicaciones.
Por tanto, el término arcilla no sólo tiene connotaciones mineralógicas, sino
también de tamaño de partícula, en este sentido se consideran arcillas todas las
fracciones con un tamaño de grano inferior a 2 ɥm.
Según esto todos los filosilicatos pueden considerarse verdaderas arcillas si se
encuentran dentro de dicho rango de tamaños, incluso minerales no
pertenecientes al grupo de los filosilicatos (cuarzo, feldespatos, etc.) pueden ser
considerados partículas arcillosas cuando están incluidos en un sedimento
arcilloso y sus tamaños no superan las 2 ɥm.5
Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y
sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la
meteorización de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas,
en el medio exógeno se hidrolizan.
5 García Romero Emilia, Universidad Complutense (Madrid), Suárez Barrios Mercedes, Universidad de Salamanca, Las Arcillas: Propiedades y Usos p. 3.
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Tabla N°1 . Valores de Ángulo de fricción interna predeterminados para suelos granulares y
cohesivos. fuente:http://www.monografias.com/trabajos100/explotacion-eficiente-
maquinariasconstruccion/explotacion-eficiente-maquinarias-construccion2.shtml
3.2.2 Capacidad de Absorción
Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el sector de los
absorbentes ya que pueden absorber agua u otras moléculas en el espacio
interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita).
La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características
texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de
procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata
fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y
absorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en
este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado adsorbato)6.
6 Paniukov P.N. Geología aplicada a la Ingeniería, versión traducción al español, Moscú, edit. MIR,
1981. Vol 1.
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La capacidad de adsorción se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a
la masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La
absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al
peso.
3.2.3 Hidratación e Hinchamiento
La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades
características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes
usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia
del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la
naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.
La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la
separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del
balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación
del catión.
A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas
aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre
láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a
disociar completamente unas láminas de otras.
Cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran
capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación
de cristales individuales de esmectita, teniendo como resultado un alto grado de
dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario,
tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento será
mucho más reducida.
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3.2.4 Plasticidad
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua
forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto
lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se
ejerce un esfuerzo sobre ellas. La elevada plasticidad de las arcillas es
consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, tamaño de partícula
extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de
hinchamiento.
Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación
de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción).
Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos
de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso
(Jiménez Salas, et al. 1975).
La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una
gran información sobre la composición granulométrica, comportamiento,
naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de
Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral
arcilloso, en función del catión de cambio.
En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en el tamaño de partícula y al
grado de perfección del cristal. En general, cuanto más pequeñas son las
partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el material7.
3.2.5 Tixotropía
7 Duarte Calderón Hernando José, Guía para la asignatura de Mecánica de Suelos, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Facultad de Ingeniería, Tunja, Edit. UPTC, 1996., Pág 80.
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La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia
de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas
tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a
continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el
comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial
comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido,
por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de
comportamiento tixotrópico.8
3.2.6 Expansión y Contracción
En los suelos arcillosos se producen cambios de volumen por cambios de
humedad asociados con el potencial de succión del material. Estas expansiones y
contracciones producen agrietamientos y cambios en la estructura del suelo
generalmente, con pérdida de la resistencia al cortante9. Esta condición se puede
disminuir evitando los cambios de humedad o disminuyendo el potencial de
expansión utilizando procedimientos físicos y químicos como es la adición de cal.
8 García Romero Emilia, Universidad Complutense (Madrid), Suárez Barrios Mercedes, Universidad de Salamanca, Paper, Las Arcillas: Propiedades y Usos p. 11. 9 Suarez Díaz Jaime, Metodología de Análisis Geotecnia de Taludes, Publicaciones Módulo Mecánica de Rocas, Especialización Geotecnia Ambiental, UDES, PDF 2008., P. 11.
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4. MARCO REFERENCIAL
4.1 GENERALIDADES
4.1.1 Descripción Geológica Regional
Regionalmente en la zona de estudio predominan rocas de origen sedimentario,
con edades que van desde el Juratriásico (formación Girón), hasta el Cuaternario
(depósitos no consolidados). La secuencia está constituida de base a techo por las
formaciones Girón, Tambor, Rosablanca, Paja, Tablazo, Simiti y depósitos
Cuaternarios.
A partir del escarpe de la formación Tablazo provienen bloques de roca de
diferente tamaño, que se observan pendiente abajo y que se acumulan en las
depresiones topográficas; estos desprendimientos de tamaño variable son
ocasionados por efectos de gravedad y en ciertos casos actividad sísmica.
Es evidente la presencia de bloques de grandes tamaños en zonas de ladera,
siendo difícil conocer si están “In Situ” o son grandes masas de roca en
movimiento sobre estratos arcillosos de la formación Paja.
La formación Tablazo, compuesta principalmente por areniscas y calizas, se
identifica topográficamente formando un escarpe definido y continuo,
constituyendo la cornisa de la zona de mesas.
Se observan fenómenos Kársticos de forma aislada, asociados con fracturas y con
áreas de calizas expuestas a agentes de meteorización. El sector del Río Fonce
se desplaza en sentido Sur – Norte con una pendiente aproximada menor a 45º,
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seguido por la cresta de un anticlinal cuyo eje se inclina en sentido aguas abajo y
controla el desarrollo del valle.
La secuencia y disposición sub horizontal de las rocas y el grado diferencial con
respecto a la resistencia a la meteorización y erosión de las rocas, se expresa
claramente en la topografía a lo largo de los valles labrados por corrientes de
agua, que se caracterizan por ser encajonados y tener una sección transversal de
tipo escalonado.
4.2 GEOLOGÍA LOCAL
El mapa geológico fue elaborado tomando como base el mapa Geología Plancha
135 San Gil, 1985- Ingeominas, versión digital 200910.
4.2.1 Litoestratigrafía
La zona de estudio está marcada por una secuencia sedimentaria que varía en
edad desde el Juratriásico hasta el Cuaternario. De base a techo se pueden
describir así:
4.2.2 Sistema Jurásico
Formación Girón (Jg)
Corresponde a rocas sedimentarias que van desde areniscas limolíticas, areniscas
conglomeráticas y conglomeradas; de coloración rojiza a violeta. Se le asigna una
edad Triásico-Jurásico.
10 Ingeominas, Plancha N° 135 San Gil, 1985 Pulido O, Ingeominas, versión digital 2009
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4.2.3 Sistema Cretácico
Formación Tambor (Kita)
Reposa en forma discordante sobre la formación Girón, está compuesta por
conglomerados, areniscas feldepáticas, areniscas cuarzosas de grano fino a
medio y algunos mantos de limolitas arcillosas.
4.2.4 Formación Rosablanca (Kir)
Suprayace concordantemente la formación Tambor. Aflora principalmente en el
cañón del Río Fonce, aguas abajo de San Gil y hasta su confluencia con el Río
Suárez. En este sector presenta un espesor del orden de 350 metros.
En sectores cercanos aguas abajo de San Gil sobre el Río Fonce hasta la
confluencia con el Suárez, se pueden diferenciar tres niveles que de base a techo
están compuestas por:
1. Calizas oscuras con tonalidades de gris a marrón e intercalaciones de lutitas
oscuras.
2. Lutitas y margas con intercalaciones finas de caliza, limolitas arenosas
calcáreas con nódulos calcáreos.
3. Calizas y areniscas macizas y duras.
Esta formación infrayace en concordancia a la formación Paja; Su edad es
considerada como del Valanginiano superior al Hauteriviano Inferior11.
11 Municipio de San Gil, Plan Básico de Ordenamiento Territorial para el Municipio de San Gil, Santander. PBOT. Componente Biofísico 2003. Pgs 30 - 32.
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4.2.5 Formación Paja
Reposa en forma concordante, presentando un contacto neto con la infrayaciente
formación Rosablanca. Se presenta a lo largo de una franja intermedia en ambas
laderas del valle del Río Fonce; Casi en su totalidad está cubierta por depósitos
coluviales; Está compuesta por rocas de carácter arcilloso, shale fisil, con nódulos
calcáreos y finos niveles de caliza. Así mismo el PBOT de San Gil plantea12 que
existe abundante material carbonoso en la roca, presenta una coloración entre gris
oscuro y negro; Su espesor aproximado en la zona es de 360 metros, su edad
varía de Hauteriviano Superior a Aptiano.
4.2.6 Formación Tablazo
Suprayace en forma concordante a la formación Paja y su contacto es transicional.
Esta formación de base a techo está compuesta por areniscas arcillosas color gris,
areniscas de grano medio a grueso con intercalaciones de limolitas, calizas,
areniscas cuarzosa de grano medio color gris; De acuerdo con el PBOT de San
Gil13 esta formación infrayace concordantemente a la formación Simiti. Su edad
corresponde al Aptiano – Albiano inferior.
4.2.7 Formación Simiti
Descansa concordantemente sobre la formación Tambor. Compuesta por limolitas
y arcillolitas, areniscas; Presenta un suelo residual limo-arcilloso de colores
amarillo – rojizo. Su edad aproximada corresponde de Albiano Medio a Albiano
Superior.
12 Ibid,. p. 32 13 Ibid,. p. 32
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4.2.8 Cuaternario
A este período se asignan los depósitos no consolidados incluyendo coluviones,
depósitos de ladera y depósitos aluviales. Estos últimos presentan menor
importancia debido a que son escasos y se presentan en algunas vegas. La
mayoría de los coluviones se originan por desprendimientos en bloques de roca
procedentes de la formación Tablazo y un segundo aporte de calizas de la
formación Rosablanca14.
14 PBOT San Gil 2003,. Op cit p. 33
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Figura 1. Columna estratigráfica generalizada de la Cuenca del Valle Medio del Magdalena. Adaptado de Morales, et al. (1958); Bueno (1986); Govea y Aguilera, (1986); Mojica y Franco (1992).
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4.3 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
De acuerdo con el Ingeominas15 se tiene estructuras de importancia en cercanías
al área de estudio como son:
4.3.1 Sinclinal de Páramo
Se define como un sinclinal poco pronunciado al Sur, cuyo eje presenta una
orientación N-25-E y hacia el Norte gira al Oeste. Hacia el extremo nor occidental
el flanco del sinclinal está limitado, en parte por la falla de Confines y la falla El
Toro. Se observan varias fallas transversales de tensión que afectan el flanco
oriental del sinclinal (fallas Singapur, Cuatro esquinas).
4.3.2 Sinclinal de El Valle
Se observa al oriente de la población de El Valle y su eje presenta una orientación
general N-20-E.
4.3.3 Fallas
Las fallas principales presentan dos direcciones generales: un sistema de fallas de
rumbo N – S a N – E y otro sistema de fallas transversales de orientación N – W.
15 Instituto de investigación e información Geocientífica, Minero-Ambiental y nuclear Ingeominas,
Royero Gutiérrez José María, Clavijo Jairo, Mapa Geológico Generalizado, Departamento de
Santander, Memoria Explicativa, 2001,. p. 26 - 35
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En cercanías a la zona de estudio se observa un grupo de fallas de tensión poco
extensas, pero relativamente frecuentes que se presentan en diferentes
direcciones, limitando bloques de dimensiones variables; A este grupo de fallas
pertenecen las de Cuatro Esquinas, Singapur, La Laguna, Aventino y Quebrada
Seca entre otras. En la zona de estudio no se observan evidencias de
neotectonica o actividad reciente16.
Figura 2. Localización de acuerdo a la zonificación del plano de Ingeominas 2009 de las
formaciones determinadas para San Gil en casco urbano y rural más próximo de acuerdo con la
plancha N°135
16 Suárez Díaz Jaime, Estudio Geotécnico N° 4267 Centro Comercial El Puente San Gil, Santander, Geotecnología s.a.s. 2011. P. 25
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4.4 NEOTECTÓNICA
De acuerdo con los resultados de las Fase I y II de la Microzonificación Sísmica
del Área Metropolitana de Bucaramanga y los estudios realizados a los municipios
contiguos, la sismicidad y el marco litoestructural del bloque Andino, en la región
nororiental de Colombia, se atribuye a una tectónica compresiva activa a partir del
Mioceno Superior, generada por la convergencia Este-Oeste de las placas
Litosféricas Suramericana y de Nazca, además del choque en dirección Noreste-
Sureste del bloque Panamá y la influencia de la Placa Caribe17.
Figura 3. Sismicidad Histórica de Santander.
La sismicidad de Santander es muy frecuente con varios sismos al día, la mayoría
de los cuales proviene del nido sísmico de Bucaramanga. En el mapa de sismos
17 Suárez Díaz Jaime, Estudio Geotécnico N° 4267 Centro Comercial El Puente San Gil, Santander, Geotecnología s.a.s. 2011. P. 26
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del USGS se observa un cluster de sismos profundos (Mas de 150 Km) en la zona
de Bucaramanga y sus alrededores; estos sismos por su profundidad no
representan una amenaza sísmica real sobre la ciudad o el departamento; se
observa además, que en las zonas de los diversos nidos sísmicos en el mundo no
ocurren sismos poco profundos de gran magnitud (Zarifi y otros, 2006); o sea que
el nido sísmico actúa como un sistema de disipación de los eventos sísmicos
superficiales (Zarifi Z., Havskov J., Hanyga A. (2006) An Insight into the
Bucaramanga nest. Tectonophysics, 2006. Advances in Geophysics, 2003)18
4.5 CARACTERÍSTICAS AMBIENTALES DEL MUNICIPIO DE SAN GIL.
De acuerdo con el PBOT19 San Gil se localiza ecológicamente en el bosque cálido
seco con transición al cálido semi-húmedo, el piso térmico sobre el cual se
encuentra la ciudad de San Gil, es templado con variaciones importantes de
temperatura.
4.5.1 Temperatura
San Gil presenta una temperatura media entre 18 y 24ºC en la mayor parte del
año, puede decirse que el pico en época de verano la temperatura promedio es de
30°C.
18 Ibid,. p. 26 19 Municipio de San Gil Santander, Plan Básico de Ordenamiento Territorial, 1 revisión
Componente Biofísico. PBOT 2012.
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4.5.2 Precipitación
La lluvia en el municipio de San Gil se caracteriza por presentar un
comportamiento anual bien definido así: Un período seco inicial bastante fuerte
durante los meses de Enero, Febrero y parte de Marzo, luego se presentan dos
períodos lluviosos entre Abril y Junio y posteriormente entre Septiembre y
Noviembre; con un período seco intermedio entre Julio y Agosto donde se
presentan algunas lluvias importantes, sin embargo éste patrón ha tenido cambios
moderados.
4.5.2.1 Estación el Cucháro
La precipitación de acuerdo con el P.B.O.T.20 presentada en el Municipio total
media anual es de 1.213,6mm en la estación el Cucháro. El tipo de patrón
pluviométrico es bimodal moderado con un verano no siempre muy evidente en los
meses de junio y julio; el periodo seco va de diciembre a marzo y los húmedos de
abril a mayo y de agosto a octubre, el mes de noviembre se presenta húmedo o
como una transición, obedeciendo a las condiciones climáticas generales en el
país la relativamente baja precipitación obedece al régimen regional, que se
considera escaso, y que se hace patente en el estrecho valle del río Fonce aguas
abajo del casco urbano de San Gil, donde en el extremo sur del municipio llega
a ser inferior a los 1.000 mm, generándose un ambiente subxerofitico.
Las zonas altas del municipio ubicadas entre 1.400 y 1.800 msnm, tienen una
precipitación similar o mayor a la registrada en la estación El Cucháro: en la zona
norte puede estar entre los 1.200 y 1.500 mm/año y hacia el centro-sur y sureste
puede llegar a los 1.800 mm/año.
20 P.B.O.T. san Gil, Santander, Op cit,. p. 18
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Figura 4. Precipitación media mensual medida en la estación el Cucháro. Fuente: PBOT
Municipio de San Gil
4.5.2.2 Estación El Mamonal
El régimen de lluvias correspondiente a la estación el Mamonal es de tipo
unimodal biestacional, en el que para un año hidrológico existe una temporada de
lluvias y una de sequía.
La temporada más lluviosa en esta estación, corresponde al período entre mayo y
octubre, el cual tiene su máxima expresión en mayo alcanzando valores de hasta
185.1 mm; mientras que la época de sequía se localiza entre los meses de
diciembre a febrero, siendo enero el mes más seco con 18.5 mm de precipitación
media mensual. Los meses de noviembre y abril se consideran de transición entre
la temporada seca y húmeda21.
21 Plan Básico de Ordenamiento Territorial P.B.O.T., Municipio de San Gil, Componente Biofísico, 2003,. p. 19
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PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL
ESTACIÓN EL MAMONAL
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
ENERO
FEBR
ERO
MAR
ZO
ABR
IL
MAY
O
JUNIO
JULI
O
AGOSTO
SEP
TIEM
BRE
OCTU
BRE
NOVIE
MBRE
DIC
IEM
BRE
MESES
MM
Figura 5. Precipitación media mensual medida en la estación el Mamonal. Fuente: PBOT
Municipio de San Gil
Otras consideraciones de acuerdo el P.B.O.T. del Municipio de San Gil22 con
respecto a la información analizada es la siguiente:
Promedio de los 3 meses secos (dic-feb): 36.3 mm
Promedio de los 2 meses más húmedos (abr-may): 159.3 mm
Porcentaje del total anual de lluvia que cae en los 4 meses más secos: 10.7 %
Porcentaje del total anual de lluvia que cae en los 4 meses más húmedos: 50.6 %
Meses con máximos históricos de precipitación: abr (396,5 mm), may (287 mm)
oct (299,1mm) nov y (257,4 mm)
Años con registros completos más lluviosos: 1.979 (1.593,1 mm) y 1.994 (1.569,4
mm)
22 P.B.O.T., Municipio de San Gil, Op cit P. 18
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4.6 CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS DEL MUNICIPIO DE
SAN GIL.
4.6.1 Drenaje e infiltración
El drenaje superficial es bueno debido a la pendiente del lote y el agua de
escorrentía es captada por el sistema de alcantarillado del sector.
Los suelos subsuperficiales presentan una capacidad de infiltración moderada a
baja; sin embargo, debido a que los suelos subsuperficiales se encuentran
generalmente secos al inicio de las lluvias una cantidad de lluvia se absorbe como
humedad del suelo superficial; esta humedad es evaporada rápidamente y es muy
poco el aporte de la infiltración a los niveles freáticos23.
4.6.2 Coluvión
Presencia de bloques y cantos subangulares con tamaños entre 0.5 y 4 metros,
moderado grado de meteorización mecánica (lavado y desgaste),
correspondientes a areniscas calcáreas y calizas fosilíferas principalmente.
Algunos cantos corresponden a areniscas duras de grano medio, color marrón con
alto contenido de mica y óxidos. La matriz está compuesta por limos color marrón
– amarillo; Este depósito presenta pendientes uniformes entre 25% y 35%. No se
observan lugares asociados a humedad, excepto antiguas corrientes superficiales,
espesor aproximado 8 metros.
23 Municipio de San Gil Santander, Plan Básico de Ordenamiento Territorial, 1 revisión. PBOT 2012
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4.6.3 Depósito Aluvial Río Fonce
En este depósito predominan partículas granulares, compuesto por limos
arenosos, color amarillo-marrón. Esta terraza aluvial se puede asociar a un
depósito de sedimentos en aguas tranquilas generando pendientes suaves. La
terraza está cubierta por pastos cortos y arborización, presenta una altura entre
4.0 y 5.0 metros sobre el nivel del Río Fonce, lo cual convierte este depósito en
zona inundable por el Río.
4.7 SECCIÓN ESTRATIGRÁFICA BARICHARA - SAN GIL (SANTANDER)
La sección estratigráfica correspondiente a la Formación Tablazo se levantó por la
carretera que del Municipio de Barichara conduce al Corregimiento de Guane; allí
presenta un espesor de 360m.
La sección estratigráfica correspondiente a la Formación Simití se levantó al SW
de San Gil, por la carretera a la Vereda El Alto, donde se midieron 266m sin
encontrarse el contacto con la unidad suprayacente, ya que en esta área es la
Formación Simití la unidad más joven aflorante.
4.7.1 Formación Tablazo
A continuación se presentan cuatro segmentos considerados como los
representativos de la formación Tablazo en la investigación de Moreno &
Sarmiento realizada en el año 2002, sin embargo, consideramos algunas
discrepancias en la localización de éstos segmentos para el Municipio de San Gil
de acuerdo con el criterio de estos dos profesionales.
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Foto 1. Formación Tablazo en al área de Barichara. A, B: Contrafuerte estructural constituido por la Formación Tablazo visto desde el camino de herradura a Cabrera y la carretera Guane - Barichara (panorámicas mirando al E y SE). C, D: Aspecto macizo de las arenitas de cuarzo fosilíferas de la Formación Tablazo por la carretera Guane - Barichara. E: Lodolita con lentes de arenita de cuarzo limpia en la Formación Simití en la sección al S del Municipio de San Gil. (Moreno & Sarmiento: Formaciones Tablazo y Simití)
4.7.1.1 Segmento A.
Constituido por 30.9% de arenitas de cuarzo fosilíferas, 30.1 % de bioesparitas,
13.8% de limolitas de cuarzo fosilíferas, 9.6% de arenitas de cuarzo, 15% de
lodolitas y 0.6% de limolitas de cuarzo. Las limolitas y arenitas de cuarzo
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fosilíferas de grano muy fino a medio son compactas, de colores gris y violeta, con
fragmentos de bivalvos, muscovita, láminas de material carbonoso y hacia el tope
del segmento presentan glauconita. Las bioesparitas son arenosas, de color gris
claro a violeta, compactas y con bivalvos hasta de 15cm.
Las limolitas y arenitas de cuarzo de grano muy fino a medio son compactas, de
color gris y negro, presentan láminas de arenita de cuarzo limpia y muscovita. Las
lodolitas son negras, con laminación paralela y a menudo presentan lentes de
arenita de cuarzo limpia o de arenita de cuarzo calcárea limpia. Espesor:
128.8m24.
4.7.1.2 Segmento B.
Conformado por 51 .2% de arenitas de cuarzo, 25.6% de arenitas de cuarzo
fosilíferas, 13.4% de lodolitas, 5.2% de limolitas de cuarzo fosilíferas y 4.6% de
bioesparitas. Las arenitas de cuarzo de grano muy fino a medio son compactas,
de colores blanco, gris y negro, todas ellas contienen muscovita. Las arenitas de
cuarzo negras son lodosas y presentan lentes de arenita de cuarzo limpia,
mientras las de color gris y blanco son limpias y pueden presentar intraclastos de
lodolita.
Las limolitas y arenitas de cuarzo fosilíferas de grano muy fino a fino son
compactas, de color gris y violeta, con bivalvos completos hasta de 5cm o
fragmentados, contienen muscovita y ocasionalmente glauconita. Las lodolitas son
negras, con laminación paralela y presentan láminas muy delgadas de limolita de
cuarzo limpia25.
24 G. MORENO & G. SARMIENTO (2002): Estratigrafía Cuantitativa de las Formaciones Tablazo y Simiti en las localidades de Sáchica (Boyacá) y Barichara - San Gil (Santander), Colombia.- GEOLOGIA COLOMBIANA, 27, Bogotá, 2002, p. 56 -58 25 Ibid,. p. 57
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4.7.1.3 Segmento C.
Constituido por 49.9% de lodolitas, 22.6% de arenitas de cuarzo fosilíferas, 14.1 %
de arenitas de cuarzo, 10.6% de limolitas de cuarzo fosilíferas y 2.8% de
bioesparitas. Las lodolitas son de color negro, con laminación paralela y láminas
delgadas de arenita de cuarzo limpia.
Las limolitas y arenitas de cuarzo fosilíferas de grano muy fino y fino son
compactas, violetas, con fragmentos de bivalvos y muscovita. Las arenitas de
cuarzo son de grano muy fino, compactas, con muscovita y de color negro y gris.
Las arenitas de cuarzo de grano muy fino negras presentan láminas medias a
gruesas de arenit3 de cuarzo limpia y arenita de cuarzo calcárea limpia. Las
bioesparitas son compactas, violetas y con bivalvos hasta de 3cm. Espesor:
43.8m26. Este es el segmento predominante en el macizo rocoso de ladera
existente en el predio de estudio, Urbanización san Marcos.
Foto 2. Vista del segmento C de la formación Tablazo en el área de estudio.
26 Ibid., p.57
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Foto 3. Otra vista de lote de estudio de la Urbanización San Marcos perteneciente al del segmento
C de la Formación Tablazo.
4.7.1.4 Segmento D.
Conformado por 48.2% de lodolitas, 43.3% de arenitas de cuarzo fosilíferas, 5.4%
de limolitas de cuarzo fosilíferas y 3.1 % de bioesparitas. Las lodolitas son negras,
con laminación paralela y láminas muy delgadas de arenita de cuarzo limpia, si
bien en algunas se presentan lentes y láminas gruesas de arenita de cuarzo
calcárea limpia. Las limoiitas y arenitas de cuarzo fosilíferas de grano muy fino a
fino son de color violeta y negro, compactas, presentan fragmentos de bivalvos
además de muscovita27.
27 Ibid., p. 57
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Las arenitas y limolitas de cuarzo fosilíferas de color violeta son limpias y con
glauconita, mientras las de color negro son lodosas y presentan lentes de arenita
de cuarzo calcárea limpia. Espesor: 59.9m.
4.7.1.5 Segmento E.
Constituido por 31.4% de lodolitas, 27.2% de arenitas de cuarzo, 20.1 % de
arenitas de cuarzo fosilíferas, 13.7% de limolitas de cuarzo fosilíferas y 7.6% de
limolitas de cuarzo. Las lodolitas son negras, con laminación paralela y
ocasionales concreciones calcáreas hasta de 20cm o láminas delgadas y medias
de arenita de cuarzo limpia.
Las limolitas y arenitas de cuarzo fosilíferas de grano muy fino son compactas, de
color gris y negro, con fragmentos de bivalvos y muscovita. Las limolitas y arenitas
de cuarzo fosilíferas grises son limpias y contienen glauconita, mientras las negras
son lodosas y presentan láminas medias de arenita de cuarzo limpia. Espesor.
70m28.
28 Ibid., p.58
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5. MARCO CONTEXTUAL
5.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDADES GEOLÓGICAS EN EL LOTE
ESTUDIADO
5.1.1 Formación Tablazo
Este nivel de la formación Tablazo está compuesto por calizas grises, muy duras,
con intercalaciones de suelo residual.
5.1.1.1 Espesor
El nivel Formación Tablazo en el lote de estudio alcanza un espesor superior a
15.0 metros en roca sedimentaria, en estratos intercalados los espesores varían
entre 1 y 4 metros.
5.1.2 Formación Paja
La Formación Paja en su parte superior (últimos 34m) constituye una sucesión de
lodolitas en capas muy gruesas con intercalaciones de bioesparitas, aren itas de
cuarzo fosilíferas y limolitas de cuarzo. Las lodolitas son negras con laminación
paralela y contienen nódulos arcillosos hasta de 5cm o concreciones calcáreas
hasta de 30cm. Las arenitas de cuarzo fosilíferas son grises, compactas y con
bivalvos de hasta 1cm. Las bioesparitas son grises y violetas, compactas y con
bivalvos de hasta 10cm. Las limolitas de cuarzo contienen siderita y corresponden
a continuos niveles de concreciones de color gris con parches rojizos.
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De acuerdo con lo anterior, las formaciones presentes en la zona de proyecto de
acuerdo con la litología y estratigrafía presente es la formación Tablazo y Paja, lo
cual controvierte en parte la tesis de Moreno & Sarmiento quienes consideran la
ubicación de la formación Simití dentro del San Gil Superior.
Cabe anotar que en el presente estudio se han tenido en cuenta posiciones o
criterios de tipo geológico diferentes, sin embargo los autores nos hemos basado
en los criterios y memorias explicativas de los documentos del Ingeominas de
acuerdo con la memoria explicativa para el Departamento de Santander, así como
los textos oficiales y papers del Ingeominas.
Como conclusión de estudio en su Grupo de Investigación en Estratigrafía,
Sedimentología y Paleontología, Moreno & Sarmiento concluyen que “la
Formación Tablazo registra principalmente fondos de depósito energéticos y
oxigenados con marcada influencia calcárea, correspondientes a ambientes de
frente de playa que se desarrolla en un patrón de ciclos o parasecuencias donde
las superficies de profundización se mantienen en mar abierto proximal”29.
Figura 6. Perfil batimétrico en el que cada tipo litológico y granulométrico representa un fondo de depósito. (Moreno & Sarmiento: Formaciones Tablazo y Simití)
29 G. MORENO & G. SARMIENTO (2002): Estratigrafía Cuantitativa de las Formaciones Tablazo y
Simiti en las localidades de Sáchica (Boyacá) y Barichara - San Gil (Santander), Colombia.- GEOLOGIA COLOMBIANA, 27, Pág 72.
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Tabla N°2 . Desarrollo histórico de la nomenclatura estratigráfica por unidades de estudio. (Moreno
& Sarmiento: Formaciones Tablazo y Simití)
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6. DISEÑO METODOLÓGICO
6.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
Visto desde su objetivo y planteamiento esta investigación es de tipo explicativo
porque pretende determinar las causas de un evento o fenómeno físico con
repercusión social para estudio; teniendo en cuenta que se permite explicar por
qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones se da éste.
Es descriptiva, teniendo en cuenta que se van a analizar unas condiciones
establecidas a través de un evento considerado falla para obtener conocimiento
sobre cómo es, cómo se manifiesta y cuáles son las propiedades importantes que
lo generan; con base en el comportamiento de los volúmenes fallados es de tipo
experimental y de Campo debido a que utilizará información o datos obtenidos
principalmente de la observación directa del fenómeno y el evento ocurrido con lo
cual se pueda determinar las causas del mismo.
De igual manera tiene una componente de Campo, si tenemos en cuenta que se
utiliza información o datos obtenidos principalmente de la observación directa del
fenómeno ocurrido, así mismo la realización de ensayos de caracterización
implican procedimientos de campo para la toma de muestras y ensayos in situ, de
acuerdo con los procedimientos y estándares de ensayos, es necesario su
ejecución en campo y procedimiento experimental en condiciones de laboratorio
para la obtención de resultados y estimación de los diferentes parámetros.
6.2 POBLACIÓN Y MUESTRA
La compone la ladera de estudio y los cortes de Taludes de la zona nor-oriental
del perímetro urbano del Municipio de San Gil, con extensión de 3200 m2
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aproximadamente que hacen parte del lote del proyecto urbanístico San Marcos y
pertenecientes a la formación Tablazo.
6.3 MÉTODOS Y TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Mediante las técnicas adecuadas y descritas en apartes siguientes se describe
dentro de toda la caracterización los métodos para recopilar información y el
muestreo para caracterización geomecánica de los materiales a través de ensayos
de tipo geotécnico tales como:
Granulometría y Clasificación de suelo
Límites de Consistencia o Atterberg
Cálculo de Humedades
Peso Seco Unitario
Expansibilidad y Sensibilidad de los suelos
La observación cualitativa del comportamiento de los deslizamientos, permite
obtener la caracterización textural basado en el método de Deere and Phaton, así
mismo permitió realizar el esquema de disposición del material alternado en el
material característico del depósito.
La realización del levantamiento Topográfico permitió conocer, el área del lote y su
planimetría así como la altimetría del mismo, se logra determinar una sección
típica teniendo en cuenta el volumen antes del corte y el volumen después de
removido el mismo, con esto se puede apreciar de acuerdo con el movimiento
presentado el cambio en la línea de cota negra antes y después de los trabajos,
con la cota actual se pudo modelar en el software la posibilidad de deslizamiento o
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falla del talud y ladera, incluso es posible de esta manera conocer y cuantificar los
volúmenes fallados en los dos cortes.
Propósitos Metas
Identificar las características
Geomorfológicas y Geológicas de la
zona y determinar la posible
vulnerabilidad de riesgos por remoción
Definir la geomorfología presente y las
condiciones de ladera, esto
cualitativamente.
Revisión en campo de las condiciones
de amenaza y vulnerabilidad de la
ladera intervenida.
Caracterizar los suelos representativos
mediante ensayos de laboratorio de
suelos.
Realizar ensayos de laboratorio para
establecer los parámetros requeridos
que permitan definir mecánicamente la
estabilidad de dichos depósitos.
Revisar el comportamiento mecánico de
los materiales del sitio en laboratorio
para determinar procedimientos de
campo correctos.
Definir mediante los ensayos de
laboratorio factores de seguridad
mediante la modelación que permitan
implementar procedimientos adecuados
de trabajo en campo, de acuerdo con
cada situación.
Establecer el drenaje superficial actual
de la ladera de acuerdo a su geoforma
y su comportamiento ante infiltraciones
y redes de flujo como posible detonante
de remoción.
Mediante observación cualitativa y
descripción a través del trazo de
escorrentías desde la parte alta de la
ladera.
Determinar un rango de factores de
seguridad de acuerdo con el ángulo de
reposo del material y de corte.
Por medio de la modelación y soportado
por los estudios de caracterización del
suelo en diferentes puntos, para
establecer un rango de ser posible y
facilitar la explotación de material e
intervenciones futuras de cualquier tipo.
Tabla N° 3 Propósitos y metas del Diseño Metodológico Fuente: Autor
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6.3.1 Distribución en el lote
La totalidad del lote se encuentra sobre suelos de depósito de materiales
removidos de la formación Tablazo y algunos suelos residuales y roca “in situ”.
Las rocas que afloran sobre el talud del área de estudio están conformadas por
calizas Biomicríticas macizas de color gris azuloso, los espesores varían de 1.0 a
4 .0 metros, se presentan intercalaciones de calcoarenitas de color negro y shales
calcáreos de color negro cuyos espesores no superan 1.0 metro.
Se observan diaclasas de tipo tectónico, descartándose callamiento en cuña que
pueda dar origen a desprendimiento de bloques, su posición estructural es
horizontal lo qie garantiza una mejor estabilidad del talud conformado por las rocas
de la formación tablazo.
El material que aflora al pie del talud corresponde a un depósito coluvial de ladera
que se encuentra discordantemente sobre la formación tablazo, conformado
principalmente por arcillas arenosas con bloques de calizas embebidos dentro del
depósito sobre este material se desarrollará el proyecto urbanístico y también
arcillas, estas últimas se presentan uniformemente y en mayor concentración al
sector occidental del área de estudio, no se descarta alternancias o
intercalaciones dentro del depósito.
El drenaje es de tipo paralelo a subparalelo dadas las características topográficas
de la pendiente del talud.
Actualmente no existen procesos de inestabilidad en el evento de generarse
saturación por lluvias o contracciones volumétricas ante períodos de verano como
el presentado entre Diciembre de 2013 y Abril de 2014, en la eventualidad de que
pueda ocurrir inestabilidad se daría sobre pie de talud sobre el cambio de
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pendiente del talud al depósito coluvial, removiéndose la corona del depósito
coluvial que está discordantemente sobre la formación tablazo.
En las rocas de la formación se descarta inestabilidad debido a su posición y
distribución estratificada a lo largo de cientos de metros y en disposición
horizontal, no se encuentran descubiertas ni visibles para su apreciación.
6.3.2 Delimitación del área de influencia.
El área delimitada para estudio, mediante exploración geotécnica y proyección de
construcción urbanística se levantó mediante topografía, se tienen dos
topografías, una inicial antes de iniciar con movimientos de tierra, en donde se
generó el movimiento análisis de este estudio y una posterior al suceso, con las
dos se ha traslapado la información recopilada para conocer variaciones y
cambios en la geomorfología, con ello se facilita además el trazo de la sección
más crítica con la que se permite modelar la posibilidad de desestabilización futura
de la ladera.
6.3.3 Localización
La ubicación del predio en el que se ha proyectado adelantar el proyecto de
construcción de vivienda Urbanización San Marcos objeto del presente estudio
está comprendido específicamente en la base una ladera con una pendiente
aproximada del 60% sobre la carrera 3 entre calles 6A y 8A, en la parte posterior
al Colegio de la Presentación, en el flanco Nor-Oriental del Municipio de San Gil, el
área disponible para urbanizar es de aproximadamente 0,6 Ha, proyectada con
lotes para la construcción de 30 viviendas que podrán estar dispuestas entre 1 y 3
pisos.
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Los terrenos han venido con los años siendo adecuados y explotados con el fin de
urbanizarlos, a simple vista todo el sector presenta uno de los mejores suelos
presentes en el Municipio en su cabecera urbana.
Foto 4. Localización del Predio de Estudio en el Municipio de San Gil.
6.4 CARACTERIZACIÓN EN SITIO
La determinación de las características y condiciones propias de un geomaterial
hace referencia al establecimiento de sus propiedades evaluadas mediante la
respuesta de éste a ser perturbado ya sea mediante una señal o mediante una
técnica clásica que implica análisis cualitativo y cuantitativo.
Lo anterior se logra mediante una serie de pasos descritos por la realización de
ensayos normalizados en condición de laboratorio para obtener parámetros en el
suelo o roca que determinan condiciones físico mecánicas de los mismos.
LLOOTTEE DDEE EESSTTUUDDIIOO
UURRBB.. SSAANN MMAARRCCOOSS
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La caracterización de los geomateriales en el presente trabajo determinará las
propiedades de los mismos y de esta manera podrá valorar su utilidad en diversas
aplicaciones; de igual forma la caracterización de materiales permite conocer y
evaluar las condiciones a las cuales se podrán someter dichos materiales ante
esfuerzos de tipo cortante teniendo ellos mismos que mantenerse estables a fin de
que con la resistencia opuesta puedan determinar factores de seguridad y
condiciones de trabajo adecuadas para intervención física y mecánica.
La caracterización de tipo físico mecánica realizada comprende una serie de
pruebas normalizadas por la ASTM American Society for Testing and Materials y
por las Normas Invias que reglamentan los ensayos en Colombia; teniendo en
cuenta las normas los ensayos a realizar consisten en: Análisis Granulométrico,
Limites de Atterberg, Cálculo de Humedades, Peso Unitario.
De los anteriores ensayos se obtienen valores como la Clasificación del Suelo,
Límite Líquido, Límite Plástico, Humedad, Peso Unitario del Material, Ángulo de
Fricción interna y cohesión para el caso de estos tipos de suelos.
Hace parte de la caracterización en sitio los trabajos de topografía, con los cuales
se complementa la información de ladera, esto permite comprender la
geomorfología local descrita en términos geológicos, mediante el levantamiento
topográfico se obtiene una planimetría con curvas de nivel (altimetría) con las que
se facilita obtener secciones típicas y una crítica o de análisis que ayuda a tener
una verdadera magnitud sobre la pendiente de ladera, por cuanto es posible
obtener secciones transversales las cuales permiten realizar una modelación que
determina con certeza de la estabilidad de la misma y los cortes en talud
realizados mediante explotación mecánica.
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6.4.1 Condiciones Topográficas de la zona de Estudio
El área de estudio, la misma que fue intervenida con maquinaria pesada presentó
dos levantamientos topográficos, el inicial previo a la explotación del considerable
volumen a mover mostraba unas condiciones de intervención anterior mucho más
agresivas y vulnerables a la falla, así se comenzó la intervención mediante el
movimiento de tierras hasta el momento del suceso.
La segunda condición topográfica se realiza una vez se ha explotado el terreno y
se cambia la configuración del mismo incluida la falla del material, por
consiguiente las dos topografías se presentan concatenadas en el mismo plano
para poder tener una apreciación clara de la configuración del terreno y del
volumen que pudo ser removido con los trabajos de movimiento de tierras
mediante excavación, así mismo se determina la sección tipo mediante una
sección localizada longitudinalmente por la zona de falla del corte en donde en ese
mismo eje se toma más adelante los sondeos para los ensayos de caracterización
de material, de igual forma se anexan en el respectivo plano.
A continuación se presenta una imagen del levantamiento topográfico realizado
con el fin de conocer una sección crítica por un eje más próximo a la sección que
presentó falla en el talud.
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Figura 7. Plano Topográfico del sitio con la condición actual.
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Foto 5. Localización del predio de estudio.
Foto 6. Levantamiento planimétrico y altimétrico del predio en su condición actual, al fondo el talud
fallado.
6.4.2 Sección Típica de la Ladera y Talud Intervenido
De acuerdo con la situación que se presentó se definió la sección típica de
análisis, en esta sección se tomaron las pruebas para realizar los ensayos de
caracterización del geomaterial presente, de igual forma permitirá establecer si las
condiciones resultante permiten mantener un nivel de confianza en cuanto a la
estabilidad de ladera y del proyecto de construcción de la urbanización San
Marcos, con ello también es posible determinar cualitativamente cuál es el papel
de la arcilla presente en el depósito y que ayudó a detonar el deslizamiento.
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A continuación en la figura 8 se presenta la sección de análisis o sección típica de
la ladera teniendo en cuenta que por esta sección sucedió la falla del material.
Figura 8. Sección de análisis de estabilidad para el corte y ladera.
6.4.3 Suelo Representativo en el Predio
Puede definirse dese el punto de vista Geotécnico a los sedimentos no
consolidados y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas
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producidas por procesos de desintegración física y por descomposición química
de las rocas que pueden o no contener materia orgánica30.
6.5 INTERCALACIÓN O ALTERNANCIA DE ARCILLA. (Punto de vista
geológico).
Teniendo en cuenta lo anterior y considerando la información de la memoria del
mapa geológico generalizado del departamento de Santander del Ingeominas. Se
puede encontrar diferencias con el documento de Moreno y Sarmiento, en el cual
la Formación tablazo se encuentra en niveles muy superiores a la localización del
lote estudiado el cual se ubica según ellos dentro de la Formación Simiti, lo cual
carece de soporte teniendo en cuenta que nuestro lote de estudio se encuentra
localizado en una cota de 1235m.s.n.m y que la ubica de acuerdo al material que
aflora, con la Formación Tablazo, considerando que los espesores de suelo,
dimensiones de los cantos y bloques de caliza, asi como la marcada estratificación
del macizo rocoso que afloro una vez ocurrida la falla; nos permite ubicarlo de
acuerdo con la litología, incluso descrita por ellos mismos como depósitos del
segmento C anteriormente descrita y en la cual las fotografías permiten
cualitativamente la textura de los perfiles.
De acuerdo con lo anterior, nuestro lote se encuentra en la base de una ladera
perteneciente a un depósito de ante playa de acuerdo con el perfil batimétrico de
la zona San Gil, esto se apoya en la litología del sector, los suelos representativos
depositados y en general por la distribución de los geo materiales encontrados en
los diversos puntos donde se han realizado excavaciones a lo largo del tiempo y
ligados a la actividad profesional de uno de los autores del presente trabajo.
30 Ramirez Oscar, Geotecnia Básica, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja 2002, pág 3
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El nivel de aguas perteneciente a playa está dado por la parte alta de San Gil,
mucho más marcado en las veredas de la parte alta colindantes con veradas del
Municipio de Barichara, Villanueva y Curití que pertenecen en muchos sectores a
la formación Simití, donde es común encontrar materiales como lodolitas
epicontinentales mucho más marcada de acuerdo a la descripción del segmento E
según el estudio de Moreno & Sarmiento, en geomateriales estratificados en
lentes de arenitas y laminados con presencia de cuarcita esporádica y por grupos
de arcilla de coloraciones que van desde el amarillo al rojizo cobre, estas arcillas
reúnen todas las condiciones para fabricar productos cerámicos pues en dichas
veredas se ubican los hornos de diversas ladrilleras, desde las más artesanales
hasta las más automatizadas.
Foto 7. Vista panorámica de San Gil y eje tomado para definir el perfíl batimétrico de los niveles
litológicos definidos en su casco urbano.
EJE NE – SW PARA
PERFIL BATIMÉTRICO
LOTE DE ESTUDIO
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En la anterior panorámica del municipio es posible apreciar el eje tomado para
definir los materiales de acuerdo con la litologia en sitio localizada, la misma define
de acuerdo con los niveles de sedimentación y posterior meteorización los suelos
prdominantes y niveles determinados por el mismo proceso de sedimentación, de
acuerdo con esto en el casco urbano se encuentran depósitos de arenas finas,
arcillas arenosas, lodos arcillas y limos, arcilla, lodos arcillas y limos, arcillas
arenosas en el eje definido Noreste – Suroeste.
De acuerdo con lo anterior, es preciso tener en cuenta que el nivel de anteplaya
como factor importante para determinar los niveles de sedimentación y
estratificación de las rocas de acuerdo con la escala cronológica de tiempo
permite ubicar al lote de estudio dentro de este estado granulométrico en donde
predominan la arena muy fina, la arcilla, lodos con arena fina y arcillas, los cuales
representan parte de los estados granulométricos presentes en la sección.
Los estados de energía presumibles sobre el fondo de los depósitos podrían ser
denominados cuantitativamente en función del tamaño de grano que representan y
que en milímetros pueden ser: arcilla (1/256), lodo (1/64), limo (1/16), arena fina
(1/4). A continuación se presenta un perfil en el eje Norte – Sur de San Gil en su
casco urbano, de acuerdo a los materiales que se encuentran a lo largo de él.
Figura 9. Perfil Batimétrico de cada tipo litológico en el eje N – S del Municipio de San Gil.
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6.6 DISPOSICIÓN DE LA CAPA DE ARCILLA ENCONTRADA EN EL
DEPÓSITO.
De acuerdo a la manera como se presentó la falla en el corte y a la superficie
lustrosa que se descubrió una vez se produjo el movimiento es preciso determinar
que los materiales visibles presentaron características diferentes al predominante
en el depósito, es decir, el material al descubierto es un material muy diferente en
sus características con el material de explotación del depósito, tanto en textura
como en coloración y así mismo en su química mineralógica misma, mucho más
cohesivo y plástico a la vez, esta arcilla permitió una saturación tal que, la
superficie de contacto entre suelo saturado y roca así como entre suelo saturado y
material arcillo-arenoso fueron determinantes para que por sus mismas
condiciones físico mecánicas y sumadas junto al detonante que fue el agua
permitieran reunir las condiciones propicias para que la falla se diera y con esto se
generara el movimiento traslacional objeto de este estudio.
Figura 10. Dinámica del movimiento de acuerdo con la cota original de terreno, el corte o retiro del
material y el plano de falla que se originó después del movimiento traslacional.
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Condiciones como el ángulo de fricción interna del material han sido factores que
han incidido en la falla del talud, las superficies de contacto del geomaterial en
bloque y la disposición de la alternancia del material arcilloso como se pudo
apreciar en el esquema anterior.
Del anterior esquema podemos determinar cómo se dio el evento de la falla
traslacional, no sin antes tener en cuenta que durante las obras se tuvo la
precaución de dejar los 4,00m de altura de corte y el ancho entre terrazas, de
acuerdo con los procedimientos descritos se realizaron los cortes, dicho estudio se
realizó para retirar una restricción de amenaza y riesgo que se impuso en el Plan
Básico de Ordenamiento Territorial de San Gil, el estudio fue presentado a la CAS
y elaborado por Amaya Sergio31.
Para iniciar, los trabajos se desarrollaron desde el mes de septiembre de 2012
hasta Enero de 2013, en este lapso de tiempo se presentó temporada de lluvias
del periodo Agosto a Noviembre que de acuerdo con las series históricas presenta
una precipitación importante.
La falla se da en el mes de Enero de 2013 el día 28 en plena temporada seca, ya
que fue finalizando el mes los suelos están secos y las condiciones de humedad
natural son menores.
Los flujos de escorrentía superficial que conllevaron a algunas infiltraciones
generaron una red de flujo interna que al encontrar un material más permeable se
aloja en este con mayor facilidad, hay que agregarle la condición de meteorización
de ese suelo en contacto con la roca a partir de la descomposición química y la
reacción del carbonato de calcio con el agua; material de contacto entre roca y
siguiente material del tipo arcillo arenoso.
31 Amaya Ferreira Sergio, Estudio detallado de Amenaza y/o riesgo por fenómenos de remoción en masa e inundación, en terrenos ubicados en suelos de expansión urbana, que se encuentra con restricción dentro del PBOT del Municipio de San Gil en jurisdicción de la CAS. 2009
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La masa de material arcillo arenoso predominante en el depósito posee un ángulo
de fricción mayor que el del material arcilloso el cual se hace más cohesivo, lo cual
permitió además, que el material arcillo arenoso perdiera cohesión por ausencia
de características homogéneas como por ejemplo la humedad natural al interior de
esta masa de suelo al contacto con el material netamente arcilloso.
Foto 8. Cara descubierta del talud fallado a la cual se le removió parte del suelo deslizado para
revisar su condición en el presente trabajo
Una vez ocurrido lo anterior y de acuerdo al buzamiento que presentan los
estratos rocosos que afloraron con la falla, los cuales buzan entre 60° y 70° con la
horizontal en dirección W – E del Municipio de San Gil, estos estratos están
determinados al interior del depósito por grandes bloques de caliza bien
cementada dispuestos uno sobre otro en algunos sectores determinando
espesores hasta los 12,00m.
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Por las condiciones geoquímicas de la reacción del agua infiltrada con el suelo y
con los carbonatos de calcio de la roca parental, se generan una serie de
desintegraciones que aumentan la posibilidad falla en estos suelos por saturación
y ante la disminución de su resistencia al esfuerzo cortante, esta condición permite
que el material se altere aumentando así la inducción a la falla del mismo, prueba
de ello es que ocurrida la falla en la masa de suelo, las condiciones del plano de
falla expuesto permitieron una acelerada meteorización y señales de alta
contracción lo cual es una característica de los suelo de alta expansividad muy
comunes en los depósitos del Municipio de San Gil.
Foto 9. Al Fondo el talud y la dimensión del volumen desplazado mediante traslación se aprecia la
línea oscura de suelo y descomposición orgánica superficial que define el diferencial producto de
dicha traslación.
Diferencial de Desplazamiento
Δh= 2,25m
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6.7. CARACTERIZACIÓN TEXTURAL EN EL CORTE
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CEMENTO/ORIENTACION FERRUGINOSO/ORIENTACION PERPENDICULAR AL FLUJO
POROSIDAD: BAJA
FORMA: ESFERICIDAD:SUB-PRISMATICOREDONDEZ: SUB REDONDEADO
ARAMAZON: INTERMEDIA 60% LIMOS 40%ARCILLAS
MATRIZ: LODOSA(ARCILLOSA/LIMOSA)
PERFIL: II-A.GRUSS. ZONA DE TRANSICION CONTIENE NUCLEOS DE ROCA 20%.
TAMAÑO DE GRANO: GRUESO ENTRE 0,031 Y 0,061 mm.
SELECCIÓN: POBREMENETE SORTEADO
POROSIDAD: BAJA
100 CMS
TIPO: ARCILLAS ARENOSAS LODOSO COLOR AMARILLO A BLANQUESINO
G.METEREORIZACION DECOLORADO ALGO METEORIZADA
RESISTENCIA: R0-ROCA EXTREMADAMENTE BLANDA
ARAMAZON: INTERMEDIA 60% LIMOS 40%ARCILLAS
MATRIZ: LODOSA(ARCILLOSA/LIMOSA)
CEMENTO/ORIENTACION FERRUGINOSO/ORIENTACION PARALELAMENTE AL FLUJO
TAMAÑO DE GRANO: GRUESO ENTRE 0,031 Y 0,061 mm.
SELECCIÓN: POBREMENETE SORTEADO
FORMA: ESFERICIDAD:SUB-PRISMATICOREDONDEZ: SUB REDONDEADO
150 CMS
TIPO: ARCILLAS ARENOSAS COLOR AMARILLO
G.METEREORIZACION DECOLORADO/ OXIDACION MODERADAMENTE METEORIZADO
RESISTENCIA: R1-ROCA MUY BLANDA
PERFIL: II-A.GRUSS. ZONA DE TRANSICION CONTIENE NUCLEOS DE ROCA 20%.
ESFERICIDAD:SUB-PRISMATICOREDONDEZ: SUB REDONDEADO
INTERMEDIA 60% LIMOS 40%ARCILLAS
LODOSA(ARCILLOSA/LIMOSA)
CEMENTO/ORIENTACION FERRUGINOSO/ORIENTACION PARALELAMENTE AL FLUJO
POROSIDAD: BAJA
LIMOS ARCILLOSOS COLOR AMARILLO
DECOLORADO, MODERAMDAMENTE METEORIZADO.
R1-ROCA MUY BLANDA
II-A.GRUSS. ZONA DE TRANSICION CONTIENE NUCLEOS DE ROCA 20%.
GRUESO ENTRE 0,031 Y 0,061 mm.
POBREMENETE SORTEADO
MATRIZ:
FORMA:
ARAMAZON:
TAMAÑO DE GRANO:
SELECCIÓN:
INTERMEDIA 60% LIMOS 40%ARCILLAS
LODOSA(ARCILLOSA/LIMOSA)
G.METEREORIZACION
RESISTENCIA:
PERFIL:
TAMAÑO DE GRANO:
SELECCIÓN:
FORMA:
ARAMAZON:
MATRIZ:
ESPESOR(CM) ESQUEMA GRAFICO DESCRIPCION CARACTERISTICAS TEXTURALES
MATERIAL ORGANICO,CONGLOMERADOS, GRAVAS ENTRE 64 Y100MM
150 CMS
RESISTENCIA:
PERFIL:
TIPO:
G.METEREORIZACION
CEMENTO/ORIENTACION
POROSIDAD:
FERRUGINOSO/ORIENTACION PARALELAMENTE AL FLUJO
MEDIA
100CMS
TIPO:
MUY METEORIZADO
S6-Suelo
I-C.(HORIZONTE C SAPROLITO
GRUESO ENTRE 0,031 Y 0,061 mm.
POBREMENETE SORTEADO
SUB ANGULOSO-SUB DISCOIDAL
Figura 11. Caracterización textural de la zona de ladera en el corte realizado objeto del presente
estudio.
6.7.1 Composición en banco
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El material en banco presente en el área de trabajo objeto del presente trabajo, se
compone de un material limo arenoso, en una composición 80% limo arenoso, 5%
arcilloso y 10% material calcáreo por desintegración de carbonatos de calcio, con
una coloración blanquecina en 80% y amarillenta clara en un 20%, el material
tiene condiciones muy buenas de capacidad portante, no es muy permeable pues
al contacto con el agua después de lluvias su saturación no es tanta ya que se
puede caminar sobre el sin pegarse en los zapatos formando capas gruesas, así
mismo se obtiene una densidad con relación al próctor del 96% y en estado
natural su humedad es inferior al 9%.
Clasificado mediante ensayo de caracterización se obtuvo un material de tipo Limo
arenoso, compresibilidad media color blanco.
6.8 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
De acuerdo con los parámetros que deben conocerse para poder evaluar, estimar
y recomendar acerca del material presente en términos de infraestructura con la
construcción del proyecto, así como poder determinar qué tan segura es la ladera
y los taludes intervenidos, así como poder recomendar soluciones técnicas para el
drenaje superficial se proyectaron una serie de ensayos necesarios para poder
conocer sus condiciones y características con las cuales se pueda mostrar lo
anteriormente enunciado.
De acuerdo con lo anterior se tiene el estudio de suelos N° 1238 que nos entregó
en su momento los parámetros y condiciones del suelo presente en el predio,
debido a que la ubicación exacta del apique no se tiene se determinó realizar el
estudio de suelos del material para complementar el anterior que data de Junio de
2009, de ésta manera los puntos elegidos para realizar los ensayos de
caracterización nos permiten tener una mayor confianza de los datos
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específicamente, debido a que se definió su realización sobre la sección crítica o
de análisis descrita en la topografía.
Los ensayos de caracterización geotécnica comprendes pruebas como
Clasificación de Suelos, Limites de atterberg, Ensayo de Corte Directo, mediante
la realización de la prueba de Penetración estándar.
Observación cualitativa del comportamiento de los deslizamientos, para realizar
esquemas de volumen retirado, pendiente obtenida, altura de los cortes,
configuración del movimiento o masa de suelo desplazado, nos ayudan a definir el
tipo de deslizamiento presentado.
6.8.1 Estudio de Suelos N° 1238 realizado por Geotest Biotech-Lab para el
sitio de estudio.
El estudio de Suelos fue realizado como apoyo y soporte sobre datos de
caracterización de los materiales presentes en el predio, éste estudio permitió
apoyar al futuro Geotecnista sobre las condiciones geo mecánicas del material
predominante para poder conceptuar y complementar el contenido y resultados de
su estudio.
Cabe anotar que el estudio de suelos no es lo suficientemente amplio en la
caracterización de acuerdo a cada punto por abscisa de forma tal que, ésta sea la
suficiente para determinar los parámetros mínimos con mayor confiabilidad que
permitan incluso realizar una modelación de la ladera, dicho estudio fue realizado
en el año 2009 en el predio, antes de ser intervenido y de haber realizado los
cortes en la base de ladera que motivaron el evento del presente trabajo.
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En el estudio de suelos N° 1238 Rueda G. Humberto32 define el subsuelo del lote
como un depósito de derrubio de ladera, con suelos de génesis residual, consideró
así mismo como nivel cero (0), el nivel actual en ese momento de la superficie del
terreno, encontrando un espesor de estrato de 0.30m con suelos de color café
oscuro, de plasticidad media; luego le sigue una capa o estrato de limo arenoso de
plasticidad baja, hasta una profundidad de 6.0m, en tal matriz define grandes
bloques y cantos de roca caliza ferrosílicea dispuesta al azar.
De igual forma se define un perfil de acuerdo con la identificación de un suelo
subsuperficial, constituido principalmente por suelos Limo arenosos y areno
arcillosos cuyo espesor alcanza hasta los 6,0 metros.
Sobre la formación tablazo no se hizo necesario realizar estudio geotécnico dado
las características de estabilidad de las mismas, las cuales ya fueron mencionadas
anteriormente. El estudio entrega finalmente un perfil estratigráfico de acuerdo lo
mencionado en la tabla que se describe a continuación según Rueda Gualdrón33:
PROFUNDIDAD
(METROS) DESCRIPCIÓN DEL SUELO
0.0 a 0,30m Suelo de arcillas arenosas, color negro, bloques y
cantos de roca caliza
0,3 a 6,0m Arcilla arenosa color café – rojizo. Bloques sueltos en
roca caliza.
Tabla N°4. Descripción del perfil Estratigráfico del suelo Estudio N°1238
32 Rueda Gualdrón Humberto, Geotest Biotech Lab, Estudio de Suelos N°1238 de 2009, p. 12 33 Ibid., P. 15.
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De la misma manera se entregaron mediante un análisis de estabilidad de talud
unos parámetros con los cuales se establece la pendiente crítica de talud y el
factor de seguridad a tener en cuenta de acuerdo con las muestras obtenidas, y
con proyección inicial para construcciones de tres niveles.
Profundidad
del Estrato
(m)
Cohesión
del Suelo
(Kg/cm2)
Densidad
del suelo
(g/cc)
Altura
Crítica
(m)
Factor de
Estabilidad
(Ns)
Factor de
Seguridad
(FS)
Evaluación
de
Estabilidad
del Talud
Talud 1 1,20 1,58 6,80 9
1,5 para
cortes
hasta
4,70m de
altura
Aceptable
para una
altura
inferior a
4,50m
Tabla N° 5 Parámetros de suelo obtenidos en ensayos de caracterización Estudio de Suelos 1238
Donde:
hc = Altura crítica
hc = C x Ns / D
C = Cohesión
Ns = Factor de Estabilidad tomado de la carta de estabilidad de Terzaghi and Peck
D = Densidad del Suelo
FS = hc / Altura Evaluada
Pendiente Crítica del talud = 75°
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6.8.2 Estudio Geotécnico y de suelos N° 2112 realizado por Geotest Biotech-
Lab para el sitio de estudio (Después de sucedida la falla en terreno).
El estudio de Suelos fue realizado por solicitud y con la participación de los
autores del presente trabajo, como apoyo y soporte sobre datos de caracterización
de los materiales presentes en el predio una vez intervenido, éste estudio permitió
apoyar a los futuros Geotecnistas sobre las condiciones geo mecánicas del
material predominante presente en la ladera y la disposición del material arcilloso
encontrado, lo cual permite conceptuar y complementar el contenido y resultados
de del presente trabajo, el cual determinará la disposición de manera anormal de
una intercalación de arcilla, es decir, que no se encontraba dispuesta o
estratificada horizontalmente producto de la sedimentación en términos geológicos
sino que presentaba un buzamiento dentro de la matriz areno limosa y la roca
parental.
El estudio geotécnico y de suelos N° 2112 fue realizado en el año 2014 donde se
realizó un sondeo en la sección crítica definida por topografía y en donde el
movimiento generado por la falla del talud provocó visualmente el mayor efecto, de
igual manera previa limpieza de una parte del material el cual fue removido debido
a su alteración total con el movimiento.
6.8.2.1 Características del Subsuelo
En el estudio geotécnico y de suelos N° 2112 Rueda G. Humberto34 define el
subsuelo del lote como un depósito de derrubio de ladera, con suelos de génesis
residual, lo clasifica como suelo de formación cálcica, por encontrarse en un
depósito sedimentario kárstico.
34 Anaya Leal Sandra Milena, Rueda Gualdrón Humberto, Geotest Biotech Lab, Estudio Geotécnico y de Suelos N°2112 de 2014, p. 12
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El suelo consiste en un depósito de suelos residuales, los cuales presentan
meteorización por aguas lluvias; se encuentra una primera capa de relleno de
arcillas arenosas de color café, con una plasticidad media, compresibilidad alta y
parcialmente saturado, de tipo cohesivo este material se encuentra hasta una
profundidad de 3,80m en el centro del lote como valor promedio del mismo, dicho
material está seguido de una capa de arcillas arenosas de plasticidad media,
compresibilidad media, parcialmente saturadas hasta una profundidad superior a
los 8,0m, dentro de la matriz se encuentran cantos y bloques de calizas
ferrosiliceas y cuarzosas distribuidas al azar en una matriz de suelo fino muy bien
dispuesto35.
CAPA O
ESTRATO
PROFUNDIDAD
(m) MUESTRA DESCRIPCIÓN
3,80 Suelo
Cohesivo
RELLENOS ALEATORIOS. CAPA
PROVENIENTE DEL
MOVIMIENTO O FALLA,
MATERIAL COMPRESIBLE.
8, 0 Suelo
Cohesivo
ARCILLA ARENOSA, MATERIAL
ARENOSO COLOR CAFÉ –
GRISACEO COMPRESIBILIDAD
MEDIA Y PARCIALMENTE
SATURADO.
Tabla N°6. Descripción del perfil Estratigráfico del subsuelo. Anaya Leal Sandra Milena, Rueda
Gualdrón Humberto, Geotest Biotech Lab, Estudio Geotécnico y de Suelos N°2112 de 2014, p. 18
35 Anaya Leal Sandra Milena, Rueda Gualdrón Humberto, Op cit., p.18
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Se determinan unas condiciones mínimas de acuerdo con una caracterización
hidrogeológica del subsuelo, en la cual describe que en periodo de invierno las
aguas drenan mediante escorrentía superficial y subsuperficial, de acuerdo con
esto se clasificaron de acuerdo con la siguiente tabla.
SONDEO N° PROFUNDIDAD DE LA TABLA DE AGUA
1 No se encontraron aguas
2 No se encontraron aguas
Tabla N°7. Condiciones de agua subsuperficial en los puntos de sondeo Estudio N° 2112.
6.8.2.2 Análisis de laboratorio
Se tomaron muestras para cada tipo de suelo encontrado, dichas muestras fueron
debidamente empacadas de la manera menos alterada posible y fueron
posteriormente enviadas al laboratorio de Mecánica de Suelos a través del
laboratorio Geotest Biotech Lab en donde se realizaron los ensayos de
caracterización como fueron Granulometría y Clasificación de suelos, Limites de
Consistencia o Atterberg, Cálculo de Humedades, Peso Seco Unitario,
Expansibilidad y Sensibilidad de los suelos.
Estos ensayos se realizaron con el objeto de clasificar el suelo, determinar su
plasticidad, actividad, expansión, contracción y humedad necesarios para
determinar y proyectar valores y parámetros necesarios de estabilidad y
cimentación de estructuras así como la profundidad de desplante de las mismas.
A continuación se presentan los resultados de los análisis de laboratorio obtenidos
del suelo representativo en el sondeo realizado.
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DESCRIPCIÓN ARCILLA LIMO ARENOSA DE
PLASTICIDAD Y COMPRESIBILIDAD MEDIA
Profundidad de Muestreo 1,40m – 4,20m
Clasificación Subsuelo USC: CL-ML AASHTO: A-4
Límite Líquido 25,57%
Límite Plástico 18,65%
Índice de Plasticidad 6,91%
Porcentaje de Finos 71,13%
Porcentaje de Arena 25,57%
Porcentaje de Grava 3,06%
Peso Seco Unitario 2,17gr/cm3
Saturación de Agua 25,0%
Potencial de Expansión Medio por ser suelo Cálcico (Medio Kárstico)
Humedad Natural 10,25%
Compresibilidad Media
Colapsabilidad Suelo No Colapsable
Licuabilidad Suelo No Licuable
Tabla 8. Resumen de los Análisis de resultados de laboratorio.
Fuente Estudio N° 211236.
36 Anaya Leal Sandra Milena, Rueda Gualdrón Humberto, Op cit, p. 10
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6.8.2.3 Cálculo de Otros Parámetros.
Ángulo de Fricción Interno.
Ø=31° (Parael estrato Natural de Arcillas arenosas de Color Café)
Correlación de Terzaghi, Peck and Mesri 1996. Para suelos Cohesivos
6.8.2.4 Criterio de Falla al Cortante
(Método de Terzaghi and Meyerhoft)
D= Profundidad = 1,0m
Ɣ= Densidad húmeda del suelo = 2,39Ton/m3
qfalla = Nc*Cu + ƔD (Ecuación de Terzaghi y Skempton para suelos no drenados)
Cu = Cohesión no drenada
Cu = 4 Ton/m2 (Tomada del ensayo de penetración estándar según Terzaghi y
Pecks 1.967).
Nc = Factor de Carga
Nc = 8,2 factor de Carga por Skempton (para condiciones no drenadas)
qfalla = 39,0 Ton/m2
Del estudio de suelos N° 1238 y N° 2112 se presentan en los anexos los
resultados de los ensayos de caracterización, de igual forma para comparar los
resultados con los obtenidos del presente estudio geotécnico y de caracterización
de suelos que apoye el presente trabajo. Esta es la base o soporte técnico
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científico para poder realizar una modelación con la cual se pueda establecer la
estabilidad del corte y ladera alterada por la ejecución de los trabajos, debido a
que se ha establecido por parte de sus dueños la urbanización del lote, la
posibilidad de vulnerabilidad de las comunidades o asentamientos humanos ante
el riesgo debe ser descartado mediante un análisis serio que permita ofrecer
confianza al proyecto urbanístico con el cual se prevé construcción de
infraestructura, en este caso vivienda propia.
El análisis de vulnerabilidad y riesgo se presenta en el numeral 6.12, en este
aparte aunque someramente corto ha sido minuciosamente revisado para poder
ofrecer confianza ante las directrices descritas allí apoyadas en parte por el
estudio de Sergio Amaya37.
6.9 VISIÓN CUALITATIVA DE LA DINÁMICA DEL MOVIMIENTO
El movimiento tuvo lugar el día 28 de Enero de 2013 en las horas de la mañana,
no se tiene exactamente registrada la hora pero aproximadamente se presentó
hacia las 6:30 a.m. según versiones de algunos vecinos una vez ocurrido el
movimiento se pudo observar que se mostró una falla de tipo traslacional, en la
superficie o plano de falla se pudo apreciar una lisura en la cara que quedó
descubierta buzando al sur y que pertenece a la masa de suelo estable de la
ladera, se le llamará así en este trabajo debido a que el talud es producto de
intervención mecánica y fue alterado con el movimiento.
En la imagen siguiente puede apreciarse una toma general con el movimiento al
fondo, aunque no es muy clara la dimensión del movimiento la misma condición de
pendiente no permite apreciar la magnitud del mismo con todo su desplazamiento,
37 Amaya Ferreira Sergio, Estudio detallado de Amenaza y/o riesgo por fenómenos de remoción en masa e inundación, en terrenos ubicados en suelos de expansión urbana, que se encuentra con restricción dentro del PBOT del Municipio de San Gil en jurisdicción de la CAS, 2009.
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de manera que sería necesario demasiadas imágenes para poder tomarlo y
permitirlo apreciar, de igual forma la meteorización debida a las condiciones
climáticas han venido modificando su aspecto.
Foto 10. Vista del volumen de suelo perteneciente al talud fallado
De acuerdo con lo anterior se pudo apreciar una alta humedad, una película
bastante notoria en el plano de falla descubierto, esto adicionalmente hace pensar
la existencia de una red de flujo que ayudó a detonar el movimiento, cabe anotar
que la época era de verano intenso y ya se contaban más de 55 días sin
precipitación sobre el casco urbano de San Gil, con las altas temperaturas de éste
periodo del año el suelo mantiene reseco superficialmente y ya ha disminuido la
humedad natural del suelo, esto refuerza la razón citada anteriormente con
relación a una red de flujo presente en la ladera.
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Se puede apreciar que de acuerdo con el tipo de material de acuerdo con la
clasificación adoptada como descripción de los materiales que componen un
determinado movimiento del talud se tiene.
6.9.1 Material Tierra
El cual ha sido definido para el material de un deslizamiento que contiene más del
80% de las partículas menores de 2 milímetros; incluyen los materiales desde
arenas a arcillas muy plásticas.
6.9.2 Humedad del Deslizamiento
De acuerdo con lo observado y acorde con los términos para definir las
condiciones de humedad se clasificó en Seco, es decir no contiene humedad
“visible”.
6.9.3 Deslizamiento de traslación
En el deslizamiento de traslación el movimiento de la masa se desplaza hacia
fuera 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. Los
movimientos translacionales tienen generalmente, una relación Dr/Lr de menos de
0.1. La diferencia importante entre los movimientos de rotación y traslación está
principalmente, en la aplicabilidad o no de los diversos sistemas de
estabilización38.
Aunque un movimiento de rotación trata de autoestabilizarse, uno de traslación
puede progresar indefinidamente a lo largo de la ladera hacia abajo, en éste caso
38 Suárez Díaz Jaime, Deslizamientos - Análisis Geotécnico Tomo I, Editorial Universidad Industrial de Santander U.I.S, Escuela de Filosofía, Bucaramanga, 2009.
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en la base de la ladera hay suficiente espacio a nivel con lo cual el mismo
movimiento se ha estabilizado debido a que el mismo encontró a simple vista un
ángulo de reposo que concuerda con el ángulo de dicho material.
Foto 11. Movimiento de traslación en talud fallado, se aprecia el agrietamiento de la masa de suelo
Los movimientos de traslación son comúnmente controlados por superficies de
debilidad tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificación y zonas de
cambio de estado de meteorización lo cual en este caso se percibe claramente y
que corresponden en términos cuantitativos a cambios en la resistencia al corte de
los materiales o por el contacto entre la roca y materiales blandos o incluso
coluviones; en muchos deslizamientos de traslación la masa se deforma o se
rompe y puede convertirse en flujo.
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De acuerdo con su estilo este movimiento corresponde a un deslizamiento de tipo
sencillo porque de él se derivó un solo tipo de movimiento el cual así mismo
determinó una estabilidad del mismo en la ladera.
Foto 12. Volumen desplazado y tomando un ángulo de reposo de 45° aproximadamente
Foto 13. Material desplazado mediante la traslación de la masa de suelo.
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6.10 CONDICIONES ORIGINALES DEL TALUD (Susceptibilidad al
deslizamiento).
La topografía, la geología y características de los materiales presentes en la
ladera y perfiles, las condiciones de humedad dadas por la presencia de flujo de
agua en condiciones ambientales secas, una cobertura vegetal deficiente, son
factores que en éste caso determinaron una susceptibilidad al deterioro del
material presente en el corte, por la acción de estos factores detonantes se dio la
susceptibilidad que llevó al fallamiento.
6.10.1 Factores Detonantes (Activación del movimiento)
El resultado de tales condiciones enunciadas anteriormente conducen al aumento
en los esfuerzos de cortante del material; estos esfuerzos van siempre
aumentando aumentan a lo largo de la superficie de falla hasta que ocurre el
movimiento y se da el colapso. En el movimiento de éste estudio en el fenómeno
de detonación actuaron una serie compleja de procesos, generalmente estos
procesos en ocasiones se entrelazan con los factores de deterioro.
6.10.2 Procesos geomorfológicos y físicos
Por factores de tectónica y Neotectónica donde pueden producirse esfuerzos e
inducir deformaciones, son condiciones difíciles de evaluar o medir al mismo
tiempo que para este estudio se descarta tal posibilidad.
Puede haber influido una leve erosión que haya generado cambios topográficos
que indujeran esfuerzos en el talud, pero no hay manera real de comprobar que
tanto daño ocasionó tal erosión y si fue lo suficientemente agresiva como para
considerarla realmente un detonante responsable del evento.
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La lluvia, pudo indirectamente afectar tal estabilidad, aunque ocurrido el evento en
tiempo seco si se pudo haber almacenado un volumen tal que al encontrar tal
intercalación en su disposición logró disminuir la resistencia al corte, por las
modificaciones en la humedad y presión de poros en un material con un
comportamiento muy plástico. Un sismo aunque leve puede producir fracturación,
remoldeo, aumento de presión de poros y por consiguiente, una disminución en la
resistencia del suelo, generando fuerzas de tipo dinámico sobre las masas de
talud.
La expansión de los suelos de tipo cohesivo como son las arcillas de la formación
tablazo hacen más que característica la posibilidad de que ocurra una alteración
en una masa de suelo determinado teniendo en cuenta que son suelos blandos
desde el punto de vista de resistencia etc.
6.10.3 Infiltración
Teniendo en cuenta que el agua lluvia al caer sobre el suelo trata de infiltrarse,
desplazando el agua existente hacia abajo mediante una serie de macro poros,
forma una especie de onda de presión de agua dentro del suelo, ésta produce un
frente húmedo de infiltración; al inicio de la lluvia la totalidad de la precipitación se
infiltra humedeciendo el suelo.
La humedad en el suelo antes de la lluvia es determinante en la cantidad de
infiltración, porque al llover, como trata el Ingeniero Jaime Suarez luego del
análisis el agua trata de penetrar al suelo humedeciéndolo y creando una capa
delgada de saturación; y hasta que ésta capa no haya llegado a un punto de
equilibrio no se forman una escorrentía y una corriente de infiltración. El equilibrio
se logra cuando todo el perfil está transmitiendo agua a la máxima rata permitida
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por la parte menos permeable de los horizontes. Esto puede ocurrir entre diez
minutos o varias horas después de iniciada la lluvia39.
Figura 12. Lluvia, Infiltración y Escorrentías durante una Tormenta
El agua en exceso que no puede infiltrarse se queda en la superficie. De acuerdo
con la intensidad de lluvia, la infiltración y las características físicas del terreno se
produce una corriente superficial (escorrentía), una serie de corrientes
subterráneas semiparalelas a la pendiente del terreno y una corriente semivertical
de infiltración hacia el nivel freático40.
6.10.4 Capacidad de infiltración
Para el caso de las capacidades de infiltración, estas varían de dos a dos mil
quinientos milímetros por hora, esta condición puede depender de condiciones
39 Suárez Díaz Jaime, Control de erosión en suelos tropicales, Editorial y Publicaciones Universidad Industrial de Santander, Noviembre de 2001. P. 24. 40 Ibid.. P. 24.
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presentes en una ladera o talud tales como la cobertura vegetal, pendiente, textura
del suelo, humedad natural y prácticas de agricultura si se presentan, para el
presente caso no se presentan esta última condición, lo cual la descarta para el
tema de infiltración.
Los suelos más permeables como se aprecia en la siguiente tabla determinan
cómo las gravas y arenas poseen una capacidad mayor de infiltración. Las gravas
y arenas son mucho más permeables que las arcillas41.
SUELO PERMEABILIDAD K
cm/seg
CAPACIDAD DE
INFILTRACIÓN
mm/hra
Arcillas <10 x 10-9 0,25 a 2,50
Limos 1 x 10-9 a 1 x 10-7 2,50 a 8,0
Arenas Finas 1 x 10-7 1 x 10-5 8,0 a 13,0
Arenas Gruesas 1 x 10-5 a 1 x 10-2 13,0 a 20,0
Gravas >1 x 10-2 20,0 a 30,0
Tabla N°9. Coeficientes de permeabilidad y capacidad de infiltración.
Cuando la línea del nivel de agua está muy cerca a la superficie, esta puede
interceptarse con las corrientes superficiales formándose una zona de flujo
combinado.
Por tanto es altamente probable que dadas las condiciones de invierno para el
período del segundo semestre de 2012 y la precipitación registrada se absorbió e
infiltró debido a su condición de arenas limosas un considerable volumen de agua
el cual al infiltrarse encontró la alternancia o intercalación de arcilla en donde la
presión de poros baja le permitió saturarse, cargándose lentamente y creando una
capa viscosa tal que, disminuyó la resistencia de éste material para soportar la
41 Ibid., P. 24.
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mas de suelo suprayacente por tanto éste agente detonante es considerado por la
investigación como la condición que estuvo en forma suspendida aguardando un
momento más crítico para desencadenar la falla.
Figura 13. Promedio mensual de lluvia en el periodo descrito. Fuente
http://sdwebx.worldbank.org/climateportal/index.cfm?page=country_historical_climate&ThisRegion=
Latin+America&ThisCCode=COL
Podemos definir por las condiciones que presentó la cara expuesta del talud
mediante el plano de falla y su correspondiente cambio por las condiciones
atmosféricas
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6.11 EVALUACIÓN DE AMENAZA POR REMOCIÓN EN MASA Y
VULNERABILIDAD
6.11.1 Condición Actual.
En el área de estudio no existen movimientos o fenómenos de remoción en masa
de forma tal que se pueda distinguir a simple vista en la escala de tiempo, el talud
existente y la ladera se pueden interpretar con tanta veracidad que no se aprecian
alteraciones desde los cortes más antiguos que fueron realizados mediante corte
con bulldózer hace más de 35 años.
Sin embargo en tiempo presente solo se puede traer al caso el hecho que produjo
la falla en el corte, que es un hecho derivado de la inestabilidad debido al trabajo
mecánico implícito en las actividades de movimiento de tierras, detonado por la
intercalación de arcilla. Dentro de la descripción dada geológicamente se ha
explicado que éste corresponde a un depósito de coluvión que se encuentra
discordantemente sobre la formación Tablazo, y éste modelo corresponde a una
zona estable enmarcada por los materiales que conforman el coluvión y el talud en
las rocas de la formación Tablazo, con cambios fuertes de pendiente como puede
apreciarse en los perfiles topográficos.
Cabe anotar que a lo largo del tiempo toda la ladera y talud cortado han estado
expuestos a la acción de desgaste por condición intemperismo por aguas lluvias y
escorrentías superficiales así como posibles infiltraciones, a esto debe sumarse la
condición de sismo presente en la zona sin que históricamente se haya
presentado o reportado procesos de inestabilidad o remoción en masa de manera
mínima en esa ladera y talud.
Dadas las condiciones descritas y que los análisis geotécnicos se realizaron sobre
el talud sin que aun exista el proyecto se considera que la amenaza para las
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condiciones actuales es baja a nula de acuerdo con el factor de seguridad
calculado para la ladera.
6.11.2 Condición con Proyecto Urbanístico.
Teniendo en cuenta que en las condiciones de uso del suelo con la construcción
del proyecto y teniendo en cuenta que se realizaran excavaciones, cortes, rellenos
que se ubicaran sobrecargas, modificaciones del drenaje, difícilmente se pueden
inducir procesos de inestabilidad durante y después de la ejecución de las obras
principalmente en el área de influencia del proyecto que corresponde al talud
conformado por la corona del coluvión que se encuentra discordantemente sobre
la formación Tablazo, ya que esta área se excluye del proyecto urbanístico y se
deja como área de protección.
Teniendo en cuenta que ésta área no será afectada por el proyecto urbanístico y
mantendrá sus características geotécnicas, se concluye que la amenaza tanto en
condiciones normales y extremas por niveles de agua sea precipitación,
escorrentías y sismo es baja así mismo no será vulnerable a los movimientos por
remoción en masa determinado por el factor de seguridad.
6.11.3 Condición con medidas de Mitigación.
Bajo éste escenario, teniendo en cuenta que el área del talud se dejará como área
de protección y aislamiento, se definen unas medidas de mitigación propuestas en
el estudio geotécnico, que tienen como objetivo garantizar mucho mas la
estabilidad del talud y ladera, las medidas de mitigación incluyen la siembra de
especies arbustivas con sistemas radiculares bastante fuertes y la construcción de
zanjas de corona y cunetas de corte de flujo y evacuación de aguas lluvias; con
todas estas condiciones la amenaza sigue siendo baja y es posible mantener la
configuración de taludes diseñada para tal fin.
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6.12 EVALUACION DE VULNERABILIDAD Y RIESGO
6.12.1 Evaluación de la Vulnerabilidad Física.
El análisis de vulnerabilidad del nuevo proyecto y las estructuras que conforman la
infraestructura ya existente frente a la amenaza de remoción en masa, se hace
cualitativamente evaluando el grado de exposición a los elementos del entorno,
(estructuras e infraestructura existente) ya que aún no existen elementos del
proyecto, concluyendo una vulnerabiidad baja, dado que el grado de amenaza es
baja, adicionalmente por la distancia existente entre los elementos del entorno y el
talud aproximadamente unos 50 metros; por último cualitativamente los volúmenes
de materiales que aún se pudiesen remover no son muy apreciables, de tal forma
que en el momento de ocurrencia del movimiento de remoción probablemente no
alcance a llegar hasta donde se localizan los elementos del entorno.
De acuerdo a las recomendaciones descritas en el estudio de suelos del talud que
se deben construir antes de dar inicio al proyecto urbanístico, se espera una
buena capacidad de respuesta estructural ante la ocurrencia del proceso de
inestabilidad durante y después de la construcción del proyecto.
Es necesario que para mantener una vulnerabidad baja ante una amenaza de
grado baja, se debe dar cumplimiento a las recomendaciones descritas en el
estudio geotécnico de suelos y del talud realizados en el área de estudio, donde
se describen la necesidad de obras de mitigación para controlar la amenaza,
correspondiendo al manejo de reducción y conservación de pendientes cuyo
propósito específico es garantizar a corto, mediano y largo plazo la estabilidad del
talud.
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6.12.2 Evaluación del Riesgo de Remoción en Masa.
El riesgo de remoción en masa se localiza específicamente en el área de cambio
de pendiente del talud al área plana donde se desarrollará el proyecto urbanístico,
donde las consecuencias físicas, sociales y/o económicas, representadas por las
posibles pérdidas de vidas humanas, daño en personas, en propiedades o
interrupción de actividades económicas, se concluye que el riesgo de remoción en
masa es bajo, lo anterior bajo el criterio de que el área de riesgo se encontrara
aislada del proyecto urbanístico, destinada como área de protección y manejo de
la pendiente de talud.
6.12.3 Plan de Medidas de Reducción de Riesgos.
Teniendo en cuenta que la amenaza es de grado bajo y de acuerdo al estudio
geotécnico realizado sobre el talud se presenta cuáles son las medidas que se
deben implementar y construir para reducir al máximo el riesgo que aun siendo
bajo, para las consecuencias en un dado caso de ocurrencia sean mínimas,
garantizando en todo momento la estabilidad, la habitabilidad y funcionalidad de
las nuevas construcciones y las de su entorno durante la vida útil del proyecto.
Las medidas de reducción de riesgos a seguir son:
No realizar sobre el talud cortes verticales superiores a los 4,50 metros
manteniendo como máximo ángulo de la pendiente 75°.
En el pie del talud se debe construir una cuneta con filtro que permita y facilite la
evacuación del agua de escorrentía que desciende por el talud, al sistema de
colectores de aguas combinadas del Municipio.
De acuerdo a la altura desde donde se proyecten realizar cortes verticales, si ésta
supera los 4,50 metros se debe hacer terraceo manteniendo como altura máxima
de corte los 4,50 metros y ángulo de la pendiente 75° con bermas de 1,50 metros.
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Se debe establecer las medidas bioestabilizadoras de protección sobre los cortes
que se hagan en el talud, tales como siembras de árboles o especies vegetales
que lo protejan de la erosión y desestabilización.
6.12.4 Plan Básico de Ordenamiento Territorial (PBOT) Municipio de San Gil
Dentro de los estudios y revisiones que hacen parte del P.B.O.T. Plan Básico de
Ordenamiento Territorial del Municipio de San Gil, inicialmente se consideró al
sector como una zona de amenaza por remoción en masa, no se consideraron
estudios concretos o puntuales con relación a la ubicación exacta del predio y su
geomorfología, suelos y caracterización geotécnica, solo se referenció de acuerdo
con la pendiente de ladera y ubicación de infraestructura en la parte alta, en la
más reciente actualización se le retiró la denominación dada en el documento
inicial y se consideró como de expansión urbana; no se apoya dicha condición en
un estudio más específico, ésta actualización si se apoyó en un estudio de
Amenaza y Riesgo realizado al predio el cual se referencia en el presente
documento.
6.12.5 Evaluación de Amenaza y riesgo realizado al predio en el cual se
determinó que no representaba amenaza de remoción.
Este estudio fue realizado en el año de 2009 y se solicitó por parte de los
propietarios del predio Urbanización san Marcos, dicho estudio42 se realizó para
determinar la amenaza por remoción en masa que podría existir teniendo en
cuenta el antecedente definido en el P.B.O.T del Municipio de san Gil, lo anterior
porque consideraba un área especial en l que el predio podía ser aprovechado con
fines urbanísticos ya definidos años atrás por sus propietarios, con la restricción
42 Amaya Ferreira Sergio, Estudio detallado de Amenaza y/o riesgo por fenómenos de remoción en masa e inundación, en terrenos ubicados en suelos de expansión urbana, que se encuentra con restricción dentro del PBOT del Municipio de San Gil en jurisdicción de la CAS, 2009
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que le impuso el P.B.O.T el proyecto se quedó en espera varios años hasta que se
determinó la conveniencia de este estudio.
Una vez realizado el estudio el cual determinó que no existía amenaza por
remoción en masa y que no se causaría afectación al proyecto urbanístico, se
presentó a la Corporación Autónoma Regional de Santander C.A.S. y a la
Secretaría de Planeación Municipal con el fin de ser revisado y evaluado después
de los resultados favorables que les permitía a los propietarios continuar con el
proyecto urbanístico del predio. Después de la revisión la C.A.S. dio visto bueno
ante las consideraciones del estudio y levantó la restricción desde su jurisdicción,
así las cosas solo quedaba la inclusión del predio en la revisión del P.B.O.T. de
San Gil.
De acuerdo con el estudio de amenaza se definió una columna estratigráfica a
escala del depósito coluvial que conforma la ladera objeto del presente estudio.
6.12.5.1 Columna Estratigráfica N° 1
Amaya43 plantea que el espesor máximo medido de ésta columna es de 6.0
metros, la parte basal está conformada por una arcilla arenosa de color café rojiza
con un espesor de 5,7 metros que contiene cantos de roca caliza embebidos en
una matriz limo arenosa, a ésta capa le suprayace un nivel de aproximadamente
30 centímetros de material arcilloso no constante con coloración rojiza a gris.
43 Ibid, p. 4
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6.12.5.2 Geología en sitio.
Se puede determinar que las rocas las rocas afloran sobre el talud del área de
estudio corresponden a la formación tablazo, ahora bien, ya que están
conformadas por estratos de calizas macizas de color gris azuloso, los espesores
varían desde 1,0 metro hasta 4,0 metros, se presentan intercalaciones de calco
arenitas de color negro y shales calcáreos de color negro cuyo espesor no supera
el metro.
Se observan también diaclasas de tipo tectónico, no se aprecian estructuras
geológicas de importancia tales como fallas, fracturas, plegamientos o sistemas de
diaclasa; el área es mal drenada, lo cual significa que no hay drenajes definidos,
estos varían en dirección y dimensión de acuerdo a la acción causada por el suelo
por efecto de erosión hídrica.
No se aprecian o existen sectores afectados por procesos de remoción en masa y
erosión del suelo, excepto los ocasionados por la falla del perfil en el corte, o
algunos agentes como agua, viento.
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7. MODELACIÓN DE LA SITUACIÓN EMPLEANDO EL SOFTWARE SLIDE
Se introdujeron los datos de acuerdo con los datos obtenidos mediante la
caracterización de los materiales en laboratorio, con los datos obtenidos (anexos)
se alimenta el archivo correspondiente y se obtiene paso a paso diferentes
situaciones que serán analizadas posteriormente.
Figura 14. Condición inicial del modelo en Slide se aprecia las condiciones del material en el
estrato superior y la línea piezométrica.
En la anterior vista puede observarse el modelo cargado antes de reallizar
cálculos en donde ya se han definido los materiales y se han introducido las
propiedades de los mismos de acuerdo a los resultados obtenidos en el
laboratorio, también puede apreciarse que en ésta situación se analizó el modelo
sin nivel freático y con la posibilidad de infiltración y de encontrar una linea
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piezométrica producto de alguna pérdida de o red de flujo de la parte alta y creada
mediante infiltración continua, ésta evaluación se realizó para llevar a un punto
mas crítico la modelación es preciso recordar que en condiciones normales no se
encontró nivel freático en el sondeo, la segunda condición presenta las imágenes.
Figura 15. Modelo en Slide se aprecia las condiciones del material en el estrato inferior y la línea
piezométrica asumida para entregar mejor ilustración.
7.1. EVALUACIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
De acuerdo con los cálculos del programa el modelo obtenido se realizó sin tener
en cuenta una línea piezométrica, es decir sin nivel freático, el factor de seguridad
obtenido es de 1.381 lo cual permite establecer una garantía de que no habrá en
el corto y mediano plazo una falla en la base y sector intermedio del talud y ladera.
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Figura 16. Modelación sin nivel freático se aprecia los parámetros del suelo en el estrato superior y
el factor de seguridad obtenido con el mínimo de superficies de falla establecido en 25
Figura 17. Modelación sin nivel freático se puede apreciar los parámetros del suelo en el estrato
inferior y el factor de seguridad obtenido con el mínimo de superficies de falla establecido en 25
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Figura 18. Modelación sin nivel freático se aprecia los parámetros del suelo y el factor de
seguridad 1.381 obtenido con el número total máximo de superficies de falla evaluadas.
De acuerdo con lo anterior la zona más susceptible en esa sección de la ladera se
encuentra achurada y en fondo amarillo, es esa misma área la que ha sido
evaluada y presenta un factor de seguridad F.S.≥ 1.3, esta condición aunque no
es la más elevada permite establecer que es relativemente segura y puede ser
mejorada implementando un sistema de contención en la base de la superficie de
falla y en donde adecuadamente puede cortarse la posibilidad de falla en esa zona
de la ladera, esto permitiría establecer de forma más segura los aislamientos
mínimos que deben guardarse para construir las soluciones de vivienda que se
han proyectado en el lote.
A continuación se presenta la condición estableciendo una línea piezométrica a
una profundidad variable entre los 3,00m y los 6,00m y subparalela a la superficie
de la ladera.
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Figura 19. Resultados obtenidos con nivel freático, se observa línea piezométrica y un F.S. de
1.354
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Figura 20. Modelación y resultados obtenidos con línea piezométrica y evaluada mediante el
mínimo de superficies de falla establecidas en 25 para este caso F.S. de 1.354
Figura 21. Resultados obtenidos con un F.S. de 1.354 y mediante el análisis de todas las
superficies de falla posibles evaluadas para este caso por el software slide.
De acuerdo con la anterior evaluación es posible determinar que aun en una
condición más crítica dada por el nivel freático y de acuerdo con el tipo de suelo
localizado en el lote, no es muy probable la falla de las masas libres que forman el
perfíl del talud y la ladera mas proximas a la falla ocurrida, considerando que en
términos generales un F.S. superior o igual a 1.3 es aceptable, no es
eventualmente probable la ocurrencia de un fenómeno de falla o la existencia de
vulnerabilidad y riesgo de la ladera teniendo en cuenta que se tomó una distancia
y altura consideradas en el levantamiento topográfico y que incluso fue superada
para los efectos de la anterior modelación.
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Slide Analysis Information
Document Name File Name: análisis de ladera san marcos san gil col.sli
Project Settings Project Title: Urb San Marcos Estabilidad ladera Failure Direction: Right to Left Units of Measurement: SI Units Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kN/m3 Groundwater Method: Water Surfaces Data Output: Standard Calculate Excess Pore Pressure: Off Allow Ru with Water Surfaces or Grids: Off Random Numbers: Pseudo-random Seed Random Number Seed: 10116 Random Number Generation Method: Park and Miller v.3
Analysis Methods Analysis Methods used: Bishop simplified Corps of Engineers #1 Janbu simplified Ordinary/Fellenius Spencer Number of slices: 25 Tolerance: 0.005 Maximum number of iterations: 50
Surface Options Surface Type: Circular Radius increment: 10 Minimum Elevation: Not Defined Composite Surfaces: Disabled Reverse Curvature: Create Tension Crack
Loading Seismic Load Coefficient (Horizontal): 0.2 Seismic Load Coefficient (Vertical): 0.25
Material Properties Material: Arcillas arenosas color café a carmelito Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 20 kN/m3
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Cohesion: 30 kPa Friction Angle: 30 degrees Water Surface: None Material: Arcillas limo arenosas colorr amarillo a blanquesino Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 23.9 kN/m3 Cohesion: 45 kPa Friction Angle: 28 degrees Water Surface: Piezometric Line 1 Custom Hu value: 1
Global Minimums Method: ordinary/fellenius FS: 1.234360 Center: 45.332, 38.271 Radius: 35.262 Left Slip Surface Endpoint: 31.121, 6.000 Right Slip Surface Endpoint: 79.253, 28.640 Resisting Moment=237543 kN-m Driving Moment=192442 kN-m Method: bishop simplified FS: 1.354350 Center: 45.332, 41.167 Radius: 36.204 Left Slip Surface Endpoint: 36.728, 6.000 Right Slip Surface Endpoint: 79.310, 28.668 Resisting Moment=222557 kN-m Driving Moment=164327 kN-m Method: janbu simplified FS: 1.212780 Center: 45.332, 38.271 Radius: 35.262 Left Slip Surface Endpoint: 31.121, 6.000 Right Slip Surface Endpoint: 79.253, 28.640 Resisting Horizontal Force=6309.72 kN Driving Horizontal Force=5202.68 kN Method: spencer FS: 1.355110 Center: 45.332, 41.167 Radius: 36.204 Left Slip Surface Endpoint: 36.728, 6.000 Right Slip Surface Endpoint: 79.310, 28.668 Resisting Moment=222682 kN-m Driving Moment=164327 kN-m Resisting Horizontal Force=5351.78 kN Driving Horizontal Force=3949.33 kN Method: corp of eng#1
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FS: 1.345410 Center: 45.332, 41.167 Radius: 36.204 Left Slip Surface Endpoint: 36.728, 6.000 Right Slip Surface Endpoint: 79.310, 28.668 Resisting Horizontal Force=5340.65 kN Driving Horizontal Force=3969.54 kN
Valid / Invalid Surfaces Method: ordinary/fellenius Number of Valid Surfaces: 3984 Number of Invalid Surfaces: 867 Method: bishop simplified Number of Valid Surfaces: 3984 Number of Invalid Surfaces: 867 Method: janbu simplified Number of Valid Surfaces: 3811 Number of Invalid Surfaces: 1040 Method: spencer Number of Valid Surfaces: 3663 Number of Invalid Surfaces: 1188 Method: corp of eng#1 Number of Valid Surfaces: 2741 Number of Invalid Surfaces: 2110
Error Codes The following errors were encountered during the computation: -103 = Two surface / slope intersections, but one or more surface / nonslope external polygon intersections lie between them. This usually occurs when the slip surface extends past the bottom of the soil region, but may also occur on a benched slope model with two sets of Slope Limits. -106 = Average slice width is less than 0.0001 * (maximum horizontal extent of soil region). This limitation is imposed to avoid numerical errors which may result from too many slices, or too small a slip region. -108 = Total driving moment or total driving force < 0.1. This is to limit the calculation of extremely high safety factors if the driving force is very small (0.1 is an arbitrary number). -111 = safety factor equation did not converge -500 = Cannot generate interslice force function
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8. CONCLUSIONES
Se identificaron las características morfológicas de la zona y el depósito de
material objeto del presente estudio con el que se logró tener claridad sobre
el proceso de sedimentación ocurrido en el Municipio y el sector de acuerdo
con los estudios realizados que han permitido ubicarlos en el periodo
cretácico inferior.
De acuerdo con la caracterización textural se pudo establecer los horizontes
del suelo ubicando cuatro niveles en los cuales predominaron dos materiales
como son las arcillas arenosas y las arcillas lodosas, esta clasificación fue
realizada en la cara del plano de falla.
Se determinó como detonante principal de la falla las infiltraciones de agua
que saturaron el material existente entre el buzamiento del plano de la roca
parental caliza y el suelo adyacente predominante en el depósito de arcillas
arenosas.
La descomposición química de los carbonatos de calcio generada por la
reacción de los mismos con el agua genera desintegración que de acuerdo a
la estratificación puede ayudar a acelerar un movimiento en masa por
disminución en la fricción de geomateriales como suelo y roca.
La alternancia de suelos con diferentes características físico mecánicas entre
estas la resistencia al esfuerzo cortante generan en cualquier depósito o
banco de material, diferentes posibilidades de llegar a encontrar casos muy
diferentes en los cuales el material encontrado se convierte en una situación
especial que debe atenderse como única cuando se explota material de
préstamo.
De acuerdo con el presente trabajo, la revisión de la geología estructural y
local, así como la formación del depósito de material que conforma la base
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de ladera, el macizo rocoso que la conforma y la cobertura vegetal que
presenta dicha ladera se descarta la posible vulnerabilidad de riesgos por
remoción en masa.
Se debe tener muy en cuenta el drenaje superficial actual de la ladera para
poder cortarlo a través de un sistema colector como lo es una cuneta o zanja
de coronación la cual deberá evacuar estas aguas de forma transversal a la
ladera con el fin de evitar las infiltraciones buscando así mismo encausarse
mediante una estructura de disipación y posterior conducción al sistema
colector pluvial más conveniente.
Es pertinente que el área de aislamiento urbanístico para las futuras
construcciones sea mínimo de 15,00m teniendo en cuenta la pendiente y el
cambio en cota que presenta la ladera desde su inicio o base hacia su cima,
de acuerdo con esto y guardando esta proporción se puede estar más seguro
ante posibles desprendimientos de roca o suelo que se puedan generar por
diversos factores de origen natural.
Es procedente la construcción de un muro de contención en la base de la
ladera próxima a la línea de demarcación de las futuras construcciones con
el fin de evitar pequeños movimientos que pudieran generarse por causas de
origen natural, ésta condición genera más confianza en los propietarios de
las predios con respecto a la estabilidad de la ladera.
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9. RECOMENDACIONES
Como el detonante principal fue la infiltración de aguas se recomienda utilizar
como manejo de escorrentías superficiales como la mitigación de la infiltración;
canales de coronación en saco suelo cemento mezcla en una proporción 4:1, ya
que no generan más carga al talud y se biodegradan con el paso del tiempo
formando parte del conjunto del talud.
Como asilamiento y contención para futuros eventos intempestivos se recomienda
construir un muro en gavión en las zonas más susceptibles de remoción y que
estén en posible afectación a terceros. Este muro deberá tener las siguientes
especificaciones:
o Las canastas metálicas deberán estar formadas de alambre de hierro
galvanizado de triple torsión, con huecos hexagonales.
o La abertura de malla deberá ser tipo ocho (8) por diez (10) centímetros.
o El material podrá consistir en rocas de canto rodado o de cantera, teniendo
cuidado de no utilizar materiales que se desintegren por la exposición al
agua o a la intemperie, que contengan óxido de hierro con excesiva
alcalinidad, con compuestos salinos, cuya composición pueda atacar el
alambre de la canasta.
o El tamaño de las fragmentos de roca deberá estar entre diez (10) y treinta
(30) centímetros. En ningún caso, el material de relleno podrá ser menor a
diez centímetros (10 cm).
o El desgaste del material al ser sometido a ensayo en la máquina de Los
ángeles, según la norma INV E-219, deberá ser inferior a cincuenta por
ciento (50%).
Los cortes de material que se realicen se tendrá en cuenta el factor de seguridad,
y el ángulo de fricción del material, se recomienda descargar del material suelto
meteorizado hasta llegar a al superficie posible de contacto con la roca parental de
la zona.
Se recomienda a futuro garantizar la recuperación de la capa vegetal, por medio
de métodos de revegetalizacion como hidrosiembra o instalación de bio mantos
permanentes.
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10. BIBLIOGRAFÌA
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Noviembre de 2001
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11. ANEXOS
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE LA LADERA
Cartera
Plano Planta
Planos Secciones Transversales Típicas
ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES estudio 2112
Clasificación de Suelos
Limites de Atterberg y Cálculo de Humedades
Corte Directo
Peso Unitario de los Suelos Cohesivos
