MOVIMIENTO EN MASA Y ESTABILIDAD DE TALUDES NATURALES
CONCEPTO
Existen diferentes formas en
las que los taludes pueden romperse, dependiendo del ángulo del talud, el
contenido de agua, tipo de material involucrado, y de factores ambientales
locales tales como la temperatura del terreno. Los movimientos de masas
(deslizamientos, remoción en masa) pueden ocurrir súbita y catastróficamente,
dando como resultado avalanchas de derrubios y de nieve, lahares, caída de
rocas y deslizamientos, flujos (de detritos, de arcillas rápidas, de loess y de
arenas y limos secos o húmedos). Por ejemplo, la velocidad inicial de los
flujos de lodo puede alcanzar los 30 m/seg en pocos segundos, disminuyendo a
varios metros por día. Los movimientos más lentos dan lugar a deslizamientos
(de derrubios, o de bloques rocosos), volcamientos, derrumbes (de roca y de
suelo), deslizamientos complejos y reptación. Los deslizamientos son
considerados comúnmente como una de las amenazas geológicas más predecibles.
Tres parámetros son particularmente importantes para el monitoreo de todo tipo
de movimientos de masas:
Las grietas del terreno son la
manifestación en superficie de una variedad de movimientos de masa. En planta,
son generalmente concéntricas o paralelas, y tienen un ancho de algunos
centímetros y longitudes de varios metros, lo cual las distingue de las grietas
de desecación, que son más cortas [ver: Costras y fisuras en superficies
desérticas]. La formación de grietas, y cualquier incremento en su ritmo o tasa
de ampliación, es un indicador común de inminentes roturas del talud.
La aparición y el incremento
de subsidencia o levantamiento del terreno también es un buen indicador de
rupturas inminentes.
El área de la rotura del
taluid es una medida de la extensión del deslizamietno en cualquier región. Los
cambios en el tiempo pueden reflejar tanto tensiones ambientales significativas
(por ejemplo: deforestación, climas extremos) y proporcionar importantes claves
acerca de la degradación de paisajes y ecosistemas.
En
los terrenos de permafrost se dan procesos y condiciones especiales. Los deslizamientos
y flujos de lodo en las regiones de permafrost son condicionados y modelados
por el congelamiento y descongelamiento del agua de los poros de la capa
activa, cuya base actúa como una discontinuidad de corte. Aquí la ruptura puede
darse en pendientes tan suaves como de 1°. La gelifluxión (una forma de la
solifluxión, el lento movimiento pendiente debajo de suelos y detritos
superficiales saturados de agua) es el flujo regular descendente o la reptación
de suelos estacionalmente congelados y descongelados. Las pendientes suaves a
medias con mantos de fragmentos rocosos sueltos que descansan sobre suelo
congelado pueden ser objeto de movimientos de masa, tales como los glaciares
rocosos y corrientes de roca (rock streams) o kurums [ver: Actividad de los
suelos congelados]. En este caso, las rupturas catastróficas de talud pueden
exponer nuevos niveles de terreno congelado, renovando la degradación de masas.
Los cambios climáticos pueden acelerar o frenar
el ritmo natural de la rotura de taludes, debido a cambios en las
precipitaciones o en la cubierta vegetal que retiene los materiales sueltos del
talud: los incendios pueden también promover movimientos de masas por
destrucción de la cubierta arbórea. Sin embargo, es difícil hacer
generalizaciones allí donde falta información sobre la distribución actual y la
importancia de los deslizamientos, y porque son varios los parámetros que,
además del cambio climático, contribuyen a la estabilidad de una ladera.
Deslizamiento
Un deslizamiento es un tipo de corrimiento
movimiento de .maza de tierra, provocado por la inestabilidad de un talud.
Se produce cuando una gran masa de terreno se
convierte en zona inestable y desliza con respecto a una zona
estable, a través de una superficie ofranja de terreno pequeño espesor.
Los deslizamientos se producen cuando en la franja se alcanza la tensión
tangencial máxima en todos sus puntos.
Estos tipos de
inestabilidades son evitables por medios técnicos. Sin embargo, el resto de
tipos decorrimientos (flujo de arcilla, licuefacción y reptación)
resultan más difíciles de evitar
Derrumbes
Hundimientos
Un hundimiento de tierra es un
movimiento de la superficie terrestre en el que predomina el sentido vertical
descendente y que tiene lugar en áreas aclinales o de muy baja pendiente. Este
movimiento puede ser inducido por distintas causas y se puede desarrollar con
velocidades muy rápidas o muy lentas según sea el mecanismo que da lugar a tal
inestabilidad.
Desprendimiento de rocas
Los desprendimientos o desplomes son
un tipo de movimientos de inestabilidad producidos por falta de apoyo que
involucran una escasa cantidad de terreno. Suele tratarse de rocas que caen por
una ladera, debido a la pérdida del apoyo que las sustentaba.
Se
define como desprendimiento a toda masa separada de un talud o ladera
por una superficie de corte generalmente pequeña y cuyo recorrido se realiza
principalmente a través del aire. Los fragmentos originados por los
desprendimientos presentan recorridos de varios tipos, y el material puede caer
libremente, saltar, rodar o incluso puede presentarse cualquier combinación de
las anteriores. En cualquier caso, los materiales desprendidos suelen quedar
depositados al pie del talud o a una cierta distancia del mismo, en función de
la energía alcanzada por los fragmentos en su movimiento.
En
los desprendimientos o desplomes, también llamados vuelcos, se puede
incluir el caso del desplome de una columna rocosa en un acantilado,
debido a la erosión en la base del mismo. Hay desprendimiento si el
recorrido seguido por los fragmentos ocurre total o parcialmente por el aire.
Reptación
Es un movimiento muy lento que se da en
capas superiores de laderas arcillosas, de en torno a 50 centímetros de espesor
o menos. Está relacionado con procesos de variación de humedad estacionales en
el suelo, ya que el agua favorece este fenómeno actuando como lubricante además
del aumento del peso consiguiente. A menudo la reptación no es el único proceso
que ocasiona la inestabilidad de las pendientes, como puede verse en la imagen
de la Serranía del Interior, en la que pueden verse algunas cicatrices pequeñas
del suelo producidas por la acción de las lluvias. También son importantes las
variaciones diarias en la temperatura del propio suelo y otros factores, como
la acción de animales, silvestres o domésticos.
Solifluxión
Fluidificación del manto de alteración superficial cuando
contiene ciertos minerales de la arcilla y se encuentra saturado de agua de
modo que puede fluir aunque la pendiente sea escasa. Es un fenómeno muy
frecuente en ambiente periglaciar como consecuencia del deshielo (gelifluxión).
La fluidificación puede ser súbita por efecto de una perturbación (como un
terremoto*) ocasionando grandes deslizamientos y coladas de barro.
Flujos hídricos
Los
aluviones corresponden a un movimiento brusco de tierra, y se caracterizan por
un flujo rápido y violento de rocas, tierra y otros materiales saturados en
agua. Estos ocurren cuando el agua se acumula rápidamente en el suelo a raíz de
una lluvia intensa o deshielos abruptos, convirtiendo el terreno en un
caudaloso río de lodo o barro (USGS).
Estas
corrientes fluyen rápidamente por una ladera o quebrada, destruyendo todo a su
paso con poca o nula advertencia. Pueden extenderse varios kilómetros
desde su punto de origen, aumentando considerablemente de tamaño a medida que
arrastran árboles, rocas, y otros materiales que encuentra en su
recorrido.
MOVIMIENTOS EN MASA
Son los desplazamientos de masas de suelo, causados por exceso de agua
en el terreno y por efecto de la fuerza de gravedad.
Los movimientos en masa son procesos esencialmente gravitatorios, por
los cuales una parte de la masa del terreno se desplaza a una cota inferior de
la original sin que medie ostensiblemente medio de transporte alguno, siendo
tan solo necesario que las fuerzas
estabilizadoras sean superadas por las desestabilizadoras. Este tipo de
procesos gravitatorios se interrelacionan mutuamente con las precipitaciones
altas, de tal forma que frecuentemente las lluvias torrenciales son causantes
y/o precursoras de los movimientos en masa, ya que aumentan las fuerzas
desestabilizadoras y reducen la resistencia del suelo al deslizamiento.
Por lo general los movimientos masales toman nombres diversos
(deslizamientos, derrumbes, coladas de barro, solifluxión, hundimientos desprendimientos
y desplomes) (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, Federacafé,1975),
los cuales dependen del grado de saturación del terreno, velocidad del
desplazamiento, profundidad de la masa desplazada y grado y longitud de la
pendiente del terreno. Por tanto, Dolffus (1973) los agrupa con el
nombre de golpes de cuchara, por sus dimensiones siempre pequeñas, profundidad
escasa y su relación directa con la intervención del hombre.
Los movimientos masales, están gobernados por la Ecuación de
Esfuerzo o Resistencia al Cortante Tangencial.
Para el estudio de la estabilidad de una ladera contra los movimientos
masales, se requiere estimar la resistencia del suelo ante la acción de
esfuerzos de cortante tangencial, la cual consiste en la modelación física
del fenómeno del deslizamiento y que permite establecer la resistencia máxima
del suelo al movimiento de sus partículas; es decir: la fuerza que se opone al
deslizamiento o resbalamiento del suelo sobre si mismo, la cual es impartida
por las fuerzas cohesivas entre partículas y por la resistencia friccional
entre estas cuando son forzadas a deslizarse.
Consecuentemente, el esfuerzo cortante es importante en la capacidad de
los fluidos (agua o viento) para causar erosión. La resistencia al cortante tangencial
de los suelos tiene su efecto en el arranque de las partículas del suelo,
erosión por cárcavas y en las orillas de los ríos y movimientos masales
(Lal,1990).
La teoría de Charles Auguste de Coulomb (propuesta en 1773) establece
que un material falla cuando el esfuerzo cortante en una dirección iguala la
resistencia al cortante en la misma dirección, lo cual depende de la cohesión y
la fricción interna entre los granos del suelo, y está dada por la ecuación de
Mohr-Coulomb:
El esfuerzo cortante, es definido por la siguiente ecuación,
llamada la Ley de Coulomb,
S = C+sn tan F
Donde S es el esfuerzo cortante o resistencia al cortante tangencial, C
es la cohesión del suelo, sn es el esfuerzo normal sobre
un plano crítico, tan F es el coeficiente de fricción
y F es el ángulo de fricción interna del suelo
(Lal,1990). Terzaghi (1925) citado por Lal (1990), reportó la importancia
de la presión de los poros con agua sobre el esfuerzo
cortante. Existe una forma modificada de esta ecuación, llamada
ecuación de esfuerzo cortante de Coulomb-Hvorslev (Hvorslev, 1937 citados por
Lal, 1990).
S = C’ + s’ tan F’
Donde C’ es la cohesión efectiva del suelo (o efecto de la atracción
entre partículas), s’ es el esfuerzo normal efectivo y F’ es el
ángulo efectivo de la fricción normal. El esfuerzo efectivo es dado
por
s’ = s - U
Donde s’ es el esfuerzo efectivo o intergranular, s es el
esfuerzo total y U es la presión de los poros con agua (Lal,1990).
Según Márquez (1984), cuando existen esfuerzos neutros en el suelo, una
manera más conveniente de escribir la ecuación de Coulomb es:
S = C + (s - U) tan F
Esta expresión matemática constituye sólo una simplificación muy grande
de una relación compleja. Coulomb supuso que C y F eran constantes e
independientes una de la otra; sin embargo, no son ni lo uno ni lo otro. No
obstante a pesar de su simplicidad, la ecuación de Coulomb ha venido siendo
usada actualmente, aún en análisis complicados relativos a la resistencia al
cortante de los suelos (Márquez, 1984).
ACCIÓN GEOLÓGICA DE
AGUAS SUPERFICIALES
El agua superficial es aquella que se
encuentra circulando o en reposo sobre la superficie de la tierra.
Estas masas de agua sobre la superficie de la tierra, forma
ríos, lagos, lagunas, pantanos, charcas, humedales, y otros similares, sean
naturales o artificiales.
El agua superficial es la proveniente de las precipitaciones,
que no se infiltra ni regresa a la atmósfera por evaporación o la que proviene
de manantiales o nacimientos que se originan de las aguas subterráneas.
HIDROLÓGICO
El ciclo del agua, también conocido
como ciclo hidrológico,
describe el movimiento continuo y cíclico del agua en el planeta Tierra. El
agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del
ciclo, y los procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de
años. Aunque el equilibrio del agua en la Tierra permanece relativamente
constante con el tiempo, las moléculas de agua individuales pueden circular muy
rápido.
El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de este agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitacion. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltracion. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva.
El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de este agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitacion. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltracion. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva.
CICLOS Y TIPOS DE EROSIÓN
Degradación del ecosistema, transformándolo en un
desierto, provocado por la actividad de agentes naturales.
Hemos de indicar la diferencia con el
término desertificación. La desertización se emplea para definir el
proceso natural de formación de desiertos mientras que la desertificación se
aplica a los procesos de suelos provocados directa o indirectamente por la
acción humana. Hay autores que usan estos dos términos como sinónimos.
El término desertización fue acuñado en 1949 por un
silvicultor francés que trabajaba en África occidental para describir la
destrucción gradual de los bosques de las zonas húmedas, adyacentes al desierto
del Sahara. Comprobó cómo la flora terminaba desapareciendo y el área se hacía
cada vez más desértica.
Sin embargo, hubo que esperar a los inicios de los
años 70, cuando más de 200.000 personas murieron de hambre como consecuencia de
una gran sequía en la región localizada precisamente al sur del Sahara, para
que los organismos oficiales asumieran la necesidad inmediata de hacer frente
al fenómeno de manera conjunta. Le tocó pues, a la desertización, el dudoso
honor de ser el primer problema ambiental considerado de forma global. A partir
de entonces, su riesgo es cada vez más inminente y las soluciones más difíciles.
A raíz de la tragedia, en 1977 se organizó en Nairobi
(Kenia) la Primera Conferencia Internacional de las Naciones Unidas para el
Combate a la Desertización donde se fijaron las líneas del Plan de Acción de
Combate a la Desertización (PACD), que tenía como objetivo desarrollar acciones
en un ámbito mundial. Pocas se concretaron y fue necesario esperar a que en
1994, tras la celebración un año antes de la Conferencia de la Naciones Unidas
sobre el Medio Ambiente, la Asamblea General, después de 18 meses de trabajo,
aprobara los términos de la Convención de la ONU sobre el combate a la
Desertización. Entró en vigor el 26 de diciembre de 1996 y la ratificaron 50
países, España entre ellos; hoy son ya 100 los países que lo han aceptado.
TIPOS
DE EROSIÓN
Fundamentalmente, se reconocen dos tipos de erosión:
la erosión natural y la erosión antrópica o causada por el hombre. A su vez, la
erosión natural se subdivide en erosión pluvial y erosión eólica.
LA EROSIÓN NATURAL
LA EROSIÓN PLUVIAL: Una gota de agua es aproximadamente 1000 veces más grande que
una partícula de suelo. Por lo tanto, la fuerza del impacto de una sola gota de
lluvia es suficiente para dispersar y arrastrar las partículas de suelo que
encuentre a su paso. Así se inicia la erosión pluvial.
Al comienzo de una lluvia, millones de gotitas
golpearán el suelo y arrastrarán sus partículas. Si la lluvia continúa, el agua
se juntará sobre la superficie y aumentará la velocidad con la que escurre; se
formará una red de pequeños canales que ,al unirse, irán formando otros más
grandes, que luego se transformarán en surcos, zanjas y, finalmente, en
zanjones muy grandes llamados "cárcavas".
LA EROSIÓN EÓLICA:
El viento, al soplar con fuerza, levanta las
partículas de suelo y las moviliza en distintas direcciones. En ocasiones, a
través de un proceso lento, pero persistente, puede llegar a producir
concavidades o depresiones que alcanzan varios metros de diámetro, o a formar
dunas de polvo o arena sobre los terrenos productivos.
La erosión antrópica o causada por el hombre
Las prácticas agropecuarias inadecuadas fomentan la
erosión. Entre las más frecuentes, tenemos:
1.-La realización de cultivos en cerros o terrenos
inclinados, haciendo la labranza en el mismo sentido de la pendiente.
2.-La sobrecarga de un potrero con animales, lo que se
traduce en la pérdida de su capacidad para regenerar hierba o pasto.
3.-La eliminación de vegetación en suelos de aptitud
forestal, ya sea por medios mecánicos químicos o usando el fuego.
4.-La ocurrencia reiterada de incendios forestales en
un mismo lugar.
Todas estas prácticas crean las condiciones para que
el agua y el viento arrastren las capas fértiles del suelo e incluso provoquen
daños a mayor profundidad, por escurrimiento o infiltración acelerada
TIPOS DE EROSIÓN EÓLICA
Las dos formas principales de erosión eólica:
1.-deflación.
2.-abrasión.
1.- DEFLACIÓN (derivado del latín "soplar"). Tiene lugar cuando las
partículas sueltas que se hallan sobre la superficie del suelo son barridas,
arrastradas o levantadas por el aire. Este proceso actúa donde la superficie
del terreno está completamente seca y recubierta de pequeños granos de arena
sueltos procedentes de la meteorización de la roca o previamente depositadas
por el agua en movimiento, el hielo o las olas. Por lo tanto, los cursos de los
ríos secos, las playas y las áreas recientemente cubiertas por depósitos
glaciares son muy susceptibles a la deflación; este proceso eólico de deflación
es selectivo.
Las partículas más finas, las que constituyen el
barro, la arcilla y los limos, son levantadas muy fácilmente y transportadas en
suspensión. Los granos de arena se mueven únicamente si el viento es fuerte y
tienden a desplazarse a poca altura del suelo.
La grava y los cantos de 5 a 8 mm de diámetro suelen
rodar por el suelo llano cuando el viento es muy intenso, pero no recorren
grandes distancias ya que es muy fácil que queden retenidos en agujeros.
2.- ABRASIÓN EÓLICA o CORROSIÓN. Se produce cuando el
viento arrastra arena y polvo contra las rocas y el suelo. Se requiere del
transporte de elementos cortantes por el viento.
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