jueves, 8 de octubre de 2015

semana 7

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

 Los derrumbes de tierra, también conocidos como deslaves de lodo y aludes, ocurren en todos los estados y territorios de Estados Unidos, y pueden ser causados por una variedad de factores que incluyen los terremotos, tormentas, erupciones volcánicas, incendios y urbanización de terrenos. Los derrumbes de tierra pueden ocurrir con rapidez, a menudo sin previo aviso, por lo que la mejor manera de prepararse para un deslave de lodo es mantenerse informado sobre los cambios en y alrededor de su hogar que podrían indicar que es probable que se produzca un derrumbe de tierra.







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.
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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