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Estudio geológico-geotécnico de la susceptibilidad
de deslizamientos en la colonia El Carmen
zona 12 de la ciudad de Guatemala
Esaú Guzmán Ramírez
Asesorado por Ing. Julio Roberto Luna Aroche
Guatemala, agosto de 2002
Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Civil
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE LA SUSCEPTIBILIDAD DE DESLIZAMIENTOS EN LA COLONIA EL CARMEN
ZONA 12 DE LA CIUDAD DE GUATEMALA
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
POR
ESAÚ GUZMÁN RAMÍREZ
ASESORADO POR ING. JULIO ROBERTO LUNA AROCHE
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
Guatemala, agosto de 2002
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. José Francisco Gómez Rivera
VOCAL II Lic. Amaham Sánchez Alvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yasminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Herbert René Miranda Barrios
EXAMINADOR Ing. Hugo Rolando Bosque Morales
EXAMINADOR Ing. Enrique Ponsa Molina
EXAMINADOR Ing. Clery U. Gamarro Cano
SECRETARIA Inga. Gilda Marina Castellanos Baiza de Illescas
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos
de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado:
ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE LA SUSCEPTIBILIDAD
DE DESLIZAMIENTOS EN LA COLONIA EL CARMEN
ZONA 12 DE LA CIUDAD DE GUATEMALA
Tema que me fuera aprobado por la Dirección de la Escuela de Ingeniería Civil, con fecha
9 de noviembre de 1999.
Esaú Guzmán Ramírez
AGRADECIMIENTOS
Deseo expresar mi más sincero agradecimiento a:
Ing. Julio Roberto Luna Aroche,
por su valiosa asesoría, disposición y colaboración
A CESEM
Por permitirme realizar el presente trabajo
ACTO QUE DEDICO
A DIOSMi Señor y Salvador
A mis padresElder Aníbal Guzmán PonceMarta Julia Ramírez Sancé de Guzmán
A mi hermanoLuis Estuardo Guzmán Ramírez y familia
A mis abuelosVictorino Segundo Ramírez Tranquilino Guzmán (QEPD)Maria Luisa Sance (QEPD) Amalia Ponce
A mis tíos y primos
Al Grupo Evangélico Universitario (GEU)
A este bello y hermoso país llamado Guatemala
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES........................................................................... IV
GLOSARIO........................................................................................................... VII
RESUMEN............................................................................................................ IX
INTRODUCCIÓN.................................................................................................. X
OBJETIVOS............................................................................................................ XII
1. CONCEPTOS GENERALES.............................................................................. 1
1.1 Deslizamientos....................................................................................... 1
1.2 El riesgo, la amenaza y la vulnerabilidad............................................... 5
1.2.1 Riesgo...................................................................................... 5
1.2.2 Amenaza.................................................................................. 5
1.2.3 Vulnerabilidad......................................................................... 6
1.3 Desastre y desarrollo.............................................................................. 6
1.4 Evaluación de riesgo por deslizamiento................................................ 6
2. DESLIZAMIENTOS........................................................................................... 7
2.1 Tipos de deslizamiento.......................................................................... 8
2.1.1 Caídas...................................................................................... 9
2.1.2 Descalce.................................................................................... 9
2.1.3 Apertura lateral......................................................................... 9
2.1.4 Fluencias.................................................................................... 9
2.1.5 Movimiento complejo................................................................ 12
2.1.6 Deslizamientos translacionales.................................................. 13
2.1.7 Deslizamientos rotacionales....................................................... 13
2.2 Factores que producen deslizamientos.................................................... 16
2.2.1 Factores condicionales............................................. .............. 16
I
2.2.1.1 Geología.................................................................. 16
2.2.1.2 Topografía................................................................ 18
2.2.2 Factores activadores................................................................. 19
2.2.2.1 Sismicidad.................................................................. 19
2.2.2.2 Precipitación pluvial................................................... 21
2.2.2.3 Vulcanismo............................................................... 22
2.2.2.4 Factores antrópicos..................................................... 22
3. METODOLOGÍA DE TRABAJO........................................................................ 24
3.1 Recopilación de información................................................................... 24
3.2 Análisis de pendientes naturales............................................................... 24
3.3 Estudio fotogeológico............................................................................... 24
3.4 Geología de campo................................................................................... 26
3.5 Integración de la información................................................................... 26
4. INFORMACIÓN BÁSICA DEL ÁREA EN ESTUDIO....................................... 27
4.1 Ubicación y extensión del área................................................................ 27
4.2 Clima y vegetación................................................................................... 27
4.3 Uso de la tierra.......................................................................................... 33
4.4 Geología.................................................................................................... 33
4.4.1 Estructuras geológicas................................................................ 36
4.4.2 Estratigrafía................................................................................ 38
4.4.3 Sismicidad................................................................................... 41
4.5 Topografía................................................................................................. 44
4.6 Hidrología.................................................................................................. 54
4.6.1 Superficial................................................................................... 54
4.6.2 Subterránea.................................................................................. 57
4.7 Actividades humanas................................................................................. 59
5. ANÁLISIS DEL PROBLEMA Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN........................ 60
5.1 Análisis del problema................................................................................. 60
5.1.1 Fotografías aéreas....................................................................... 60
II
5.1.2 Mapa de fracturas...................................................................... 63
5.2 Propuesta de soluciones........................................................................... 59
5.2.1 Distancias recomendadas a guardar.......................................... 63
5.2.2 Tratamiento del lecho del río..................................................... 67
5.2.3 Drenajes..................................................................................... 67
5.2.4 Escorrentía................................................................................. 69
5.2.5 Propuesta de solución para talud del área de estudio................ 69
CONCLUSIONES...................................................................................................... 78
RECOMENDACIONES............................................................................................ 79
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................... 81
III
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1 Clasificación de los desastres por su origen 2
2 Clasificación de los desastres por el daño potencial causado 3
3 Deslizamiento ocurrido en Senahú, Alta Verapaz 4
4 Diferentes tipos de Caídas o Desprendimientos en suelos y rocas 10
5 Mecanismos de desplome con rotación y descalce 11
6 Movimiento complejo 14
7 Deslizamiento translacional 15
8 Deslizamiento rotacional 17
9 Fuerzas actuantes en un cuerpo que descansa sobre un plano inclinado 19
10 Mapa del área bajo estudio, colonia El Carmen 28
11 Precipitación de lluvia en milímetros en 1999. 30
12 Días de lluvia en 1999. 31
13 Vegetación existente en los barrancos 32
14 Placas tectónicas 35
15 Mapa de fallas de Guatemala 37
16 Mapa de fallas de Guatemala 39
17 Estratigrafía existente en área de estudio 40
18 Rebote sísmico 43
19 Mapa con trazo de perfiles realizados 45
20 Perfil No. 1 46
21 Perfil No. 2 46
IV
22 Perfil No. 3 47
23 Perfil No. 4 47
24 Perfil No. 5 48
25 Perfil No. 6 48
26 Perfil No. 7
49
27 Perfil No. 8 49
28 Perfil No. 9 50
29 Perfil No. 10 50
30 Perfil No. 11 51
31 Perfil No. 12 51
32 Gráfica de número de taludes de acuerdo al ángulo en área de estudio 53
33 Cuencas del valle de Guatemala y divisoria continental de aguas. 55
34 Aguas que fluyen en los barrancos aledaños a la colonia El Carmen56
35 Subcuencas del valle de Guatemala 58
36 Fotografía aérea del área en estudio 61
37 Deslizamientos ocurridos en el área 62
38 Mapa de fracturas causadas por el terremoto de 1976 64
39 Distancias recomendadas para zonas de seguridad y peligro (45grados) 65
40 Distancias recomendadas para zonas de seguridad y peligro (60 grados) 66
41 Drenaje proveniente de las colonias cercanas a colonia El Carmen 68
42 Vivienda ubicada en el área de estudio 70
43 Propuesta de solución, Tramo1 estabilización con pasto y grama 71
44 Estabilización de talud por medio de terrazas con pasto y grama 72
45 Estabilización de talud por medio de terrazas con pasto y grama 72
46 Propuesta de solución, tramo 2 estabilización por medio de placas 73
47 Estabilización de talud por medio de placas 74
V
48 Estabilización de talud por medio de placas 74
49 Estabilización de talud por medio de gaviones 75
50 Muros construidos con gaviones 76
51 Propuesta integrada de solución 77
TABLAS
I Precipitaciones (mm) y días de lluvia en 1999 29
II Niveles de amenaza en función al ángulo del talud 45
III De taludes de acuerdo al ángulo en área de estudio 52
VI
GLOSARIO
Aluvión Acumulación de cantos rodados y materia arenosa o arcilla debido a
las aguas corrientes.
Detrito Residuo que resulta de la desintegración e intemperismo de las
rocas que han sido transportadas desde su sitio de origen.
Disrupción Rotura, fragmentación, brechación y pulverización que puede
presentar un material al fallar y deslizarse ladera abajo.
Escorrentía Es el agua que corre por la superficie del suelo hacia las vaguadas,
sin cauce fijo.
Gavión Especie de caja, hecha de alambre que se llena con piedras, para ser
utilizado como elemento de contención.
Graben Estructura geológica deprimida (depresión tectónica) y alargada,
limitada por grandes fallas a ambos lados y rellenos con sedimentos
VII
posteriores, que muchas veces impiden la observación directa de las
mismas.
Lapilli Trozos menudos que varían de 4 a 32 mm. arrojados por los
volcanes juntamente con las bombas y el polvo o ceniza.
Licuefacción Transformación de suelos granulares saturados y poco
consolidados, por ejemplo arenas, en una masa con propiedades de
un líquido o fluido, debido a la vibración del terreno causada por un
sismo.
Litología Estudio de la roca basado en la observación megascópica, puede
considerarse sinónimo de petrografía o petrología.
Meandros Sinuosidad de río, patrón de drenaje característico de terrenos de
poca pendiente
Pendiente Es la inclinación que se da a un talud o sea la relación que existe
entre el corrimiento horizontal y la proporción como aumenta el
corrimiento vertical.
Piroclastos Es un término general aplicado a materiales volcánicos sólidos que
han sido eruptados explosivamente.
Subducción Segmento de placa oceánica que desciende y se sumerge bajo una
placa continental u oceánica a lo largo de la fosa marina; en ella se
sitúan generalmente los focos de sismos que definen la zona de
Wadati-Benioff o zona de Benioff.
VIII
Tefra Material piroclástico que ha sido transportado por el aire,
depositada, bien clasificada y estratificada, que va desde ceniza a
fragmentos líticos de pocos milímetros.
Toba Roca formada por fragmentos piroclásticos cementados, los cuales
pueden verse a simple vista. Es el equivalente compacto del polvo
volcánico.
RESUMEN
La ciudad de Guatemala ha tenido un crecimiento acelerado y desordenado, que ha
provocado que los habitantes se vean obligados cada vez más a ubicar sus viviendas en la
periferia de la misma, lo cual ha ocasionado que muchas edificaciones se realicen cerca de
barrancos, laderas y terrenos muy inestables.
Muchas veces no se toman en cuenta medidas de seguridad para ubicar una
vivienda, no se toma en cuenta el alto riesgo de deslizamientos que se pueden provocar en
algunos tipos de terrenos; en un alto porcentaje, el ser humano es quien contribuye a su
propia exposición a los desastres. La tala de árboles elimina la influencia estabilizadora de
los sistemas de raíces que absorben el agua y dan cohesión al suelo, comprobándose en la
estación lluviosa el efecto mencionado.
El presente trabajo realiza un estudio de los métodos para la estabilización de
taludes, con el objetivo de minimizar el riesgo por deslizamiento es las áreas ocupadas. Se
analizan métodos estructurales y de bioingeniería. En el área seleccionada se analizaron
IX
perfiles, comprobando que existen edificaciones con un nivel de riesgo por deslizamiento
alto, debido principalmente a su cercanía al talud.
La finalidad del presente trabajo es presentar opciones para la solución de los
problemas detectados en el área de estudio, con el objetivo del bienestar de las personas
que habitan las áreas propensas a deslizamientos.
INTRODUCCIÓN
Guatemala es un país expuesto a diversos fenómenos entre los cuales se pueden
mencionar sismos, inundaciones, huracanes, deslaves, sequías, etc., los cuales causan
pérdidas de vidas, daños a la economía tanto del país como de las familias afectadas,
interrupción de servicios básicos como abastecimiento de agua y energía eléctrica,
interrupción del tránsito en carreteras, etc.
El presente trabajo proporciona información acerca de los desastres, enfatizando en
el tema de los deslizamientos, dando a conocer los diferentes tipos que existen, así como
los factores que los producen. El enfoque del mismo se centra en un problema real que
ocurre en la Colonia El Carmen, zona 12 de la Ciudad de Guatemala.
En el capítulo 4 se proporciona información sobre la ubicación del área de estudio,
clima y vegetación, geología, topografía, etc, se realiza un análisis tomando en cuenta la
X
geología del valle de la ciudad, para lo cual se usan los mapas geológicos proporcionados
por el Instituto Geográfico Nacional.
El área en estudio presenta una topografía con pendientes muy pronunciadas, en
donde se ubica un barranco y en el fondo del mismo corre un río que mayormente es
alimentado por los drenajes provenientes de la zona 12 capitalina, en dicho barranco aún
se conserva vegetación. Se han analizado, además, datos como precipitación anual,
fotografías aéreas, estratigrafía, etc. Se realizó una visita de campo en la cual se observó
que uno de los principales factores que mayormente producen los deslizamientos lo
constituye el río que corre en el fondo del barranco, ya que en el mismo se forman
meandros que van socavando las paredes de los taludes.
Al final del presente trabajo se realiza una propuesta de solución, evaluando un
talud cuya pendiente es semejante a la observada en el lugar, en la misma se han integrado
tres posibles opciones a realizar, las cuales se plantean en base a las características propias
del sitio.
XI
OBJETIVOS
• General
Dar a conocer una metodología general para la evaluación de la amenaza de
deslizamientos.
XII
• Específicos
1. Evaluar el nivel de amenaza existente por deslizamiento en el área de estudio.
2. Proporcionar recomendaciones para solucionar los problemas ocasionados por
posibles deslizamientos en el área de estudio.
XIII
1
1. CONCEPTOS GENERALES
La frecuencia y gravedad de los desastres naturales y sus serias repercusiones
sobre los servicios básicos que necesita una población, obligan a examinar con amplitud
este tema.
Esencialmente, un desastre es una situación provocada por un evento natural o
inducida por el hombre, quien se presenta en un espacio y tiempo limitado y que causa
interrupción de los patrones cotidianos de vida, (ver figuras 1 y 2 ).
Un desastre puede definirse como el conjunto de daños producidos sobre la vida,
salud o la economía de los habitantes de uno o varios centros poblados, originados por la
alteración del curso de los fenómenos naturales, ya sea en forma casual o con el empleo
de medios destructivos.
1.1 Deslizamientos
Los deslizamientos se definen como el movimiento lento o rápido, pendiente
abajo, de la parte superficial de la corteza terrestre; estos deslizamientos se producen en
laderas que poseen características favorables para el desarrollo de los mismos, tales
como relieves fuertes, rocas y/o suelos de baja resistencia, estructuras adversas, etc. (ver
figura 3).
2
DESASTRES
NATURALES
PRODUCIDOS POR EL HOMBRE
METEREOLÓGICOS
CICLONES TROPICALES TEMPORALES LOCALES
• HURACANES • TIFONES • TORMENTAS • TORNADOS • GRANIZO
TOPOLÓGICOS INUNDACIONES AVALANCHAS DERRUMBES
TELÚRICOS Y TECTÓNICOS
TERREMOTOS TSUNAMIS SISMOS VOLCÁNICOS
CONSTRUCCIONES EXPLOSIONES INCENDIOS CHOQUES NAUFRAGIOS
ACCIDENTAL CONTINUA
CONTAMINACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUA
PARA CONSUMO HUMANO
Figura 1. Clasificación de los desastres por su origen
GUERRAS
ACCIDENTES
Fuente: Organización Panamericana de la Salud. Manual sobre preparación de los servicios de agua potable y alcantarillado para afrontar situaciones de emergencia (página 2). Julio 1990
MAREJADAS
ONDAS FRÍAS
ONDAS CÁLIDAS
SEQUÍAS
3
• PARALIZACIÓN DE
SERVICIOS
• DESTRUCCIÓN DE OBRAS
PÚBLICAS
• DESORGANIZACIÓN DE
ACTIVIDADES NORMALES
DAÑO PRODUCIDO
PELIGRO HUMANO
• PROPAGACIÓN DE
ENFERMEDADES
• ENVENENAMIENTO
DESORGANIZACIÓN DE SERVICIOS
PÚBLICOS
PÉRDIDAS ECONÓMICAS
• DAÑOS Y PÉRDIDAS
MAYORES
• PÉRDIDAS Y EFECTOS
MENORES
Figura 2. Clasificación de los desastres por el daño potencial causado
Fuente: Organización Panamericana de la Salud. Manual sobre preparación de los servicios de agua potable y alcantarillado para afrontar situaciones de emergencia (página 3). Julio 1990
4
Figura 3. Deslizamiento ocurrido en Senahú, Alta Verapaz
Fuente: Prensa Libre, 1 de junio de 2000
5
Los deslizamientos de taludes son procesos dinámicos que constituyen junto a las
inundaciones los riesgos geológicos más importantes, relacionados con la geodinámica
externa. Terzaghi define los deslizamientos de taludes como el desplazamiento de masas
de roca y/o suelo en las cuales el centro de gravedad del material removido avanza hacia
abajo y hacia afuera con respecto al talud.
Bajo el aspecto de aplicación, la importancia del análisis y control de los
deslizamientos resulta de la demanda socioeconómica proveniente de accidentes y
problemas diversos concernientes a inestabilizaciones de laderas. Brab (1991) estima en
millares de muertes y decenas de miles de millones de dólares por año los perjuicios
provenientes de la ocurrencia de estos procesos en el mundo entero.
1.2 El riesgo, la amenaza y la vulnerabilidad
1.2.1 Riesgo
Es necesario definir en forma clara el significado de este término, ya que
comúnmente se confunde. El riesgo es la probabilidad de que ocurran en forma conjunta
tanto la amenaza como la vulnerabilidad y matemáticamente se define como:
Riesgo = amenaza + vulnerabilidad
También significa el grado de pérdida esperado debido a un fenómeno natural o
inducido, se dice que es la probabilidad de exceder un valor específico de daños
sociales, ambientales y económicos en un lugar definido y durante un tiempo de
exposición determinado.
6
1.2.2 Amenaza
Es la probabilidad de ocurrencia dentro de un período de tiempo determinado y en
un área específica, de un fenómeno potencialmente perjudicial. Factor de riesgo externo
de un sujeto o sistema, representado por la potencial ocurrencia de un suceso de origen
natural o generado por el ser humano.
1.2.3 Vulnerabilidad
Es el grado, medido en daños que pueden sufrir todo tipo de emplazamientos
(estructuras civiles, líneas de conducción, ciudades o asentamientos humanos, cultivos,
bosques, campos de explotación, etc.) al ser afectado por una determinada acción. Puede
ser expresado en una escala en la que un valor cero, representa ningún daño y el máximo
valor pérdida total, o como la probabilidad de pérdida total al presentarse un
determinado evento.
1.3 Desastre y desarrollo
Existe una estrecha relación entre la vulnerabilidad a los desastres y el desarrollo
socioeconómico. El proceso de urbanización acelerada y desordenada en América Latina
contribuye a su vulnerabilidad y también propicia la degradación ambiental.
1.4 Evaluación de riesgo por deslizamiento
Debido a los grandes daños que provocan los deslizamientos, se le debe brindar
especial importancia a la prevención que se debe hacer para evitar este tipo de desastres.
Es aquí donde se aplica la evaluación de la amenaza que pueda tener un talud de
colapsar, por lo cual el resultado que arroje esta evaluación debe dársele gran
importancia.
7
2. DESLIZAMIENTOS
Los deslizamientos suceden por influencias de factores del medio ambiente (físico,
biológico y social) específicos, que deben ser entendidos a fin de que estos procesos
puedan ser evitados y estabilizados.
Los procesos de deslizamientos incluyen una serie continua de eventos de causa y
efecto que se origina en la ruptura de materiales terrestres (suelos y rocas), cuando las
fuerzas motrices son mayores que la resistencia de estos materiales.
Gran número de causas mecánicas pueden dar origen a un derrumbe y estas causas
deben ser adecuadamente entendidas para valorar un peligro potencial de deslizamiento
de un terreno.
En condiciones estáticas el rasgo más común se debe a la existencia de una
pendiente sobre el terreno, dado que se necesita una fuerza gravitacional tangencial a la
superficie para generar tensiones de corte y realizar trabajo como movimiento de
deslizamiento, en determinadas ocasiones las aceleraciones laterales de un movimiento
sísmico pueden, sobre superficies horizontales producir esta fuerza y causar
desplazamientos.
Un deslizamiento ocurre por lo general cuando la componente de fuerzas que están
actuando pendiente abajo del terreno, excede a la resistencia de corte del material, de ahí
que un derrumbe se produzca ya sea porque la fuerza actuante o la resistencia de corte
del suelo ha cambiado por alguna razón.
8
Con base en el análisis entre los componentes de la fuerza actuante y la resistencia
al corte del material del terreno, se pueden establecer una gran variedad de causas y
mecanismos.
Los deslizamientos y procesos relacionados forman parte de la lista de los
movimientos gravitacionales de masa, directamente referidos a la dinámica de las
laderas, distinguiéndose de las subsidencias y colapsos pertenecientes también a este
grupo.
2.1 Tipos de deslizamientos
Al establecer una clasificación acertada de los movimientos de laderas, choca con
los inconvenientes derivados del gran número de factores que caracterizan a estos
procesos, la gran variación de escalas y velocidades de desplazamiento, de litologías
involucradas y de mecanismos de rotura, entre otros factores, inducen a clasificaciones
que no engloban todos los procesos y que responden en ocasiones, a observaciones en
regiones determinadas o están influenciadas por la experiencia del autor que las ha
establecido.
Sin embargo, algunas de estas clasificaciones, realizadas con diversos criterios y
fines, son de gran utilidad para abarcar el estudio de los movimientos de laderas y el
conocimiento del comportamiento de los diversos materiales que sufren estos procesos.
Varnes (1978) clasifica los movimientos en desprendimientos, vuelcos,
deslizamientos rotacionales, traslacionales, corrimientos laterales, flujos y movimientos
complejos, los materiales complejos los agrupa en dos grandes unidades: substratos y
suelos.
9
Dentro de la clasificación de los diversos tipos de deslizamientos, se muestra a
continuación los conceptos que comprenden cada uno de ellos.
2.1.1 Caídas
Este tipo de deslizamiento ocurre cuando la masa en movimiento viaja la mayor
parte de la distancia a través del aire, el material se deposita a cotas más bajas o al pie
del talud. También se define como el desprendimiento del material de un talud,
individualizando por planos de rotura, con caída libre al menos en parte de su recorrido
(ver figura 4).
2.1.2 Descalce
Son debidos a fuerzas que causan un movimiento de volteo alrededor de un punto
bajo del centro de gravedad de la unidad (ver figura 5).
2.1.3 Apertura lateral
Estos son movimientos de extensión lateral dentro de una masa de roca fracturada,
y pueden ser:
a) Sin una superficie basal o zona de flujo plástico bien definida.
b) La extensión de roca o suelo resulta de licuefacción o flujo plástico y material
subyacente.
2.1.4 Fluencias
Son movimientos de masas más o menos rápidos, característicos de materiales sin
cohesión, principalmente tienen lugar en suelos muy susceptibles que sufren una
considerable pérdida de resistencia con el movimiento. Los materiales involucrados
10
actúan temporalmente, como un fluido, sufriendo una deformación continua y sin
presentar superficies de rotura definida.
Figura 4. Diferentes tipos de caídas o desprendimientos en suelos y rocas
Donde: a. La superficie de rotura puede ser una discontinuidad preexistente. b. Una grieta de tracción provocada por el estado tensional a que está
sometido el material. c. Erosión del pie (o de la superficie de la cara del talud). d. En materiales con estratificación favorable a la estabilidad, en caso
de erosión de los niveles infrayacentes a las capas más competentes. e. Rotura por vuelco. f. Suelos sin superficies netas de estratificación ni juntas. Fuente: G. Kéller. 1995
11
Figura 5. Mecanismos de desplome con rotación y descalce
Fuente: G. Kéller. 1995
12
Las zonas donde se producen estos tipos de movimientos se encuentran localizadas
en taludes naturales, de manera que el movimiento en sí y la distribución aparente de
velocidades y los desplazamientos se asemejan al fluir de un fluido viscoso. No existe en
sí una superficie de falla y ésta se considera que se desarrolla en un lapso de tiempo muy
breve al inicio del fenómeno.
Este tipo de fallas puede ocurrir en cualquier formación geológica, desde
fragmentos de roca hasta arcillas francas, sucede tanto en materiales secos como en
húmedos.
El material seco está constituido por fragmentos de roca provenientes de
explosiones volcánicas, de deslizamientos y de desprendimientos de roca, arenas
uniformes y limos, por lo tanto, los flujos secos no presentan grietas sobre el escarpe
principal y no tienen un pie definido.
El material húmedo está constituido por suelos granulares finos, con contenido de
agua variable, los flujos húmedos se caracterizan por su longitud, por su pendiente de
escurrimiento uniforme y por la ausencia de tensión y de escarpes menores.
2.1.5 Movimiento complejo
A los movimientos de taludes que presentan más de uno de los tipos principales de
movimientos son llamados complejos, por lo tanto, se afirma que casi todos los
movimientos son complejos.
Una masa simple puede moverse por derrumbamiento, caída, deslizamiento y
flujo, las clases de deslizamiento sirven para identificar el mecanismo, materiales
involucrados y las condiciones del terreno, el movimiento de la masa puede cambiar de
13
mecanismo. Los movimientos complejos van a menudo acompañados de flujo de los
materiales que se han asentado y desintegrado hacia delante (ver figura 6).
Figura 6. Movimiento complejo
Fuente: G. Kéller. 1995
14
2.1.6 Deslizamientos translacionales
Este tipo de deslizamiento ocurre a lo largo de superficies de ruptura que,
generalmente, son planas o suavemente inclinadas. Las primeras (superficies planas)
generalmente siguen discontinuidades preexistentes, tales como planos de
estratificación, fallas, juntas.
Cuando se disgrega la masa en movimiento durante el deslizamiento, depende de
qué tan plana sea la superficie de ruptura y de la distancia que la masa se mueva.
Básicamente, los deslizamientos translacionales pueden presentarse pasando la
superficie de falla por el pie del talud, afectando el terreno en que se encuentra apoyado
el talud; por lo tanto, se considera como falla de base. Los suelos cohesivos con
presencia de niveles de diferente competencia intercalados, son un típico ejemplo de
ocurrencia de deslizamientos translacionales estando condicionados por la existencia de
filtraciones paralelas a la cara del talud (ver figura 7).
2.1.7 Deslizamientos rotacionales
La rotura, profunda o superficial ocurre a través de superficies curvas, que pueden
ser o no circulares dependiendo de la uniformidad del material, generalmente es un
movimiento asociado a suelos cohesivos uniformes o macizos rocosos muy fracturados y
sin estructura.
Los deslizamientos rotacionales pueden ser simples, múltiples o sucesivos. En el
primer tipo se da una única superficie de rotura circular y el material se mueve como una
unidad, existe avance del terreno hacia abajo (en cabecera) y hacia fuera (a pie del talud)
de la concavidad producida.
15
Figura 7. Deslizamiento translacional
Fuente: G. Kéller. 1995
16
La rotación múltiple ocurre cuando se dan varios deslizamientos que van
englobándose sucesivamente, este tipo de roturas se dan en arcillas duras y fisuradas y
en arcillas blandas muy sensitivas (ver figura 8).
El papel de los grandes deslizamientos en la configuración del terreno es
importante en zonas montañosas, pueden llegar a obstruir valles, cursos de ríos y
embalses, con el consiguiente peligro de creación de lagos artificiales y desbordamientos
y a destruir pueblos y edificaciones asentadas al pie de las paredes o laderas
montañosas.
Figura 8. Deslizamiento rotacional
Fuente: Varnes. 1978
17
2.2 Factores que producen deslizamientos
2.2.1 Factores condicionales
Son los que predisponen al terreno a la ocurrencia de un deslizamiento, dentro de
los cuales se encuentran los siguientes.
2.2.1.1 Geología
Aporta un número de parámetros importantes para comprender la desestabilización
de las laderas, citamos los más importantes.
Litología: los tipos de rocas y la calidad de los suelos, determinan en muchos
casos la facilidad con que la superficie se degrada por la acción de la atmósfera o se
desliza por algún otro factor externo.
Estructuras: determinan zonas de debilidad (fallas, fracturas o plegamientos), o la
colocación de los materiales en posición favorable a la inestabilidad (plegamientos,
ondulamientos).
2.2.1.2 Topografía
Es un factor que se debe tomar en cuenta, pues los deslizamientos ocurren
generalmente en terrenos de pendientes pronunciadas. Está dada por la relación que
guarda el terreno con las dimensiones del espacio, esto es, altimetría y planimetría, la
combinación de ellas da lugar a las distintas geoformas: planicie costera, cordillera
volcánica, etc.
18
Los deslizamientos son más comunes en pendientes mayores de tres unidades
horizontales por una vertical, (que se expresa 3:1); unos pocos se originan en pendientes
mayores que 5:1 y menores que 3:1. Los deslizamientos que tienen lugar en pendientes
menores de 5:1 generalmente requieren materiales extremadamente débiles o superficies
preexistentes con baja resistencia al corte. Las fallas de suelo originadas por lluvia o los
flujos de detritos comúnmente se originan en pendientes mayores que 3:1 y la
disposición comienza en pendientes menores de 5:1.
Atendiendo al modelo de un cuerpo descansando sobre un plano inclinado (ver
figura 9) se tiene que las fuerzas actuantes son el peso propio (W=mg), la componente
normal al plano, la componente paralela y una fuerza resistente al movimiento llamada
resistencia a la cizalla. Si se introduce alguna fuerza horizontal que actúe sobre la masa
en dirección de la pendiente, la componente de la cizalla se incrementa y puede llegar a
darse el caso que sea superior a la fuerza resistente, en tal caso, se pierde el equilibrio y
el cuerpo libre tiende a moverse.
De lo contrario, se puede deducir que láminas y bloques de capa de roca o suelo
cohesivo, por ejemplo, pueden moverse sufriendo menos disrupción interna sobre
superficies de falla planas, que sobre superficies cóncavas, como las que son
características en deslizamientos rotacionales.
2.2.2 Factores activadores
Los factores activadores son los que generan y aceleran los fenómenos de
deslizamientos, aportan o contribuyen a ocasionar la fuerza actuante que hacía falta para
romper el equilibrio de fuerzas internas en un talud. Dentro de estos factores se pueden
mencionar los descritos a continuación.
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Tang β= Wsenβ / Wcosβ = µ
β = pendiente W= peso del bloque W cos β= componente normal a la pendiente W cos β= componente paralela a la pendiente µ= coeficiente de fricción estática F= fuerza de fricción (total de fuerzas resistentes al movimiento) F= µ (w cos β )
Fuente: Aragón-Arreola. 1994
β
β
β
Figura 9. Fuerzas actuantes en un cuerpo que descansa sobre un plano inclinado.
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2.2.2.1 Sismicidad
Sismo es el fenómeno físico que produce vibraciones en el terreno y puede inducir
deslizamientos, licuefacción y producir pérdida de vidas humanas u obras civiles. Para
evitar en gran medida que este factor afecte, la experiencia demuestra que la forma más
económica y eficiente para reducir los desastres naturales es contar con un programa de
prevención a corto, mediano y largo plazo y minimizar la vulnerabilidad de las
edificaciones, por medio de adecuados diseños estructurales.
Los movimientos sísmicos producen en el terreno aceleraciones horizontales y
verticales, cuando se interrelacionan estas aceleraciones con la masa del derrumbe se
producen fuerzas transitorias que pueden ser del mismo orden de magnitud a las del peso
de la masa de deslizamientos involucrada, de allí que no obstante su corta duración,
pueden tener gran efecto y causar deslizamientos en pendientes relativamente estables
dependiendo de la topografía del terreno.
Además del efecto directo de las aceleraciones de los terremotos sobre las fuerzas
actuantes para causar la falla, fuerzas de presión y las vibraciones podrían reducir la
resistencia del suelo a lo largo de la superficie donde la resistencia al deslizamiento es
desarrollada. En un fuerte movimiento sísmico ambas tensiones, normal y de corte a lo
largo de la superficie potencial de deslizamiento, oscilan en amplitud y podrían ocurrir
cambios de tensión-corte.
2.2.2.2 Precipitación pluvial
La precipitación y la escorrentía superficial, es conocido que son los mecanismos
erosivos de mayor importancia en las áreas intertropicales, el agua presente en el suelo
actúa como lubricante, además ejerce peso y presión en el terreno. Si se encuentra en
exceso, da a la masa una condición hidrodinámica que aumenta parcialmente la presión.
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Las lluvias contribuyen directamente para las inestabilizaciones de ladera a través
de los siguientes mecanismos.
a. Elevación del nivel de agua y generación de fuerzas de percolación.
b. Llenado temporario de hendiduras, grietas y/o estructuras en suelos saprolíticos y
rocas (fracturas, juntas, etc.) con generación de presiones hidrostáticas.
c. Formación de frentes de saturación, sin la elevación/formación de suelos no
saturados, reduciendo la resistencia de los suelos por la pérdida de cohesión
aparente.
La influencia de la distribución de la lluvia en el tiempo se correlaciona
directamente con el régimen de infiltración que se produce en el terreno, que, a su vez,
determina la tasa con la que el agua de las lluvias penetra en el macizo terroso o rocoso,
disminuyendo su resistencia y/o aumentando las tensiones actuantes en él.
Los deslizamientos en roca, condicionados por planos de fragilidad, son más
susceptibles a lluvias concentradas o inmediatas (generación de presiones hidrostáticas),
y son menos afectados por los índices pluviométricos acumulados en los días anteriores
al evento.
2.2.2.3 Vulcanismo
Es un elemento disparador de fenómenos de inestabilidad, tanto por la propia
actividad volcánica (sismos volcánicos, deformación del aparato volcánico, aporte
adicional de materiales al subsuelo) como por la acumulación progresiva de materiales
