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Programa de Capacitación para la Estimación del Riesgo - PCER

Guía del Participante - PCER

Tema 5Peligros de Origen Natural Generados por

Procesos en la Superficiede la Tierra

CapacidadConoce las características de los Peligros deOrigen Natural Generados por Procesos en laSuperficie de la Tierra de la zona

ContenidoIntroducciónPeligros geológicos: GeneralidadesMemoria descriptiva


IND

EC

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DE

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Guía del Participante - PCER108

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Peligros GeológicosRaúl Carreño C.

PRIMERA PARTE

GENERALIDADES

GEODINÁMICA EXTERNA

Denomínase geodinámica externa al conjunto de procesos y fenómenos que movilizan materiales de la cortezasuperior de la Tierra. Este concepto es muy amplio e involucra tanto fenómenos tanto lentos como rápidos, devolúmenes mínimos hasta masas muy importantes. A veces, intervienen factores geotectónicos. Las regionesmontañosas son las de mayor incidencia de los fenómenos de inestabilidad.

SOBRE LA DENOMINACIÓN

Existe amplia controversia sobre la denominación exacta que se debe dar a este tipo de fenómenos; se habla así deínestabilidad de masas, inestabilidad de taludes, remoción en masa o de masas, etc. Por Varias y diferentes causassemánticas y cinemáticas preferimos llamarlos genéricamente terrenos inestables o inestabilidad de terrenos.

Nota.- En los ultimas tiempos se quiere imponer el término de deslizamientos al conjunto de fenómenos de geodinárnicaexterna, siguiendo el ejemplo ingles (Landslides); sin embargo, en español no existe la misma equivalencia que seda en inglés. Así, el término deslizamiento alude a un proceso muy específico.

TERRENOS INESTABLES

En principio, toda vertiente, todo terreno.es (acorto o largo plazo, a pequeña o gran escala) inestable, por cuanto losmateriales geológicos están sometidos a las leyes de la gravedad, a los procesos climáticos y de erosión, a la degradación físico-química.

La inestabilídad de los terrenos es producto de la convergencia de tres factores principales (clima, contexto geológicoy morfología) y otros factores concurrentes (régimen hidrográfico, vegetación,cubiería glaciar,accíón humana, sismicidad,etc.).

Ya sea en sus formas lentas como en las rápidas,en caso de presencia humana, constituyen una amenaza y fuentede desastres.

SEGUNDA PARTE

TIPOLOGÍA (TAXONOMÍA)

Existen múltiples formas y criterios de clasificación de los fenómenos de inestabilidad. Para fines prácticos se tomacomo base la clasificación de mecanismos fundamentales enunciada por Varnes (1978):- Carda (Fall)- Deslizamiento (Slide)- Extrusión lateral y deriva de bloques (Spread)- Flujo (Flow)- Doblamiento o flexión (Toppling)La combinación de estos mecanismos esenciales permite explicar y tipificar la gran mayoría de fenómenos que sedan en la Naturaleza. Existen, por supuesto, fenómenos complejos y compuestos que combinan dos o más de estosmecanismos.



1 En realidad,el mecanismo de la caída engloba tres tipos de fenómenos: caída, saltación y rodadura. Cada uno de éstos implica un estilodinámico y energético diferenciado, por lo que su análisis es distinto para cada caso.

Existen otras clasificaciones útiles como la de base geotécnica de Huttchinson-Skempton (1988), la morfométricade Crozier, etc. Optaremos por una propuesta que describe las condiciones cinemáticas, por cuanto, permiten unamejor comprensión del origen y comportamiento, de los fenómenos, punto crucial para sustentar cualquier programade prevención.

CAÍDA DE BLOQUES, DERRUMBES Y DESPLOMES

Podemos denominarlo como el grupo de las caidas. Corresponde a la caída en régímen casi libre de bloques oagregados rocosos por acción de la gravedad. Factores como el agua juegan aquí un rol secundario; en cambio, lasvibraciones o, sacudidas, así como el acuñamiento de raíces o la disgregación natural o los cortes artificiales enmacizos fracturados, constituyen factores determinantes en su ocurrencia.

Las condiciones ideales para su ocurrencia son ,entre otras: existencia de macizos o acantilados rocosos fracturadoso fuertemente intemperizados, intervención de elementos acuñadores dentro de grietas pre-existentes (raíces, hielo...),intervención de un factor desencadenante (sismo, voladura, vibraciones continuas, etc.).

La caída1 corresponde él bloques individuales; el derrumbe, a una masa de roca disgregada que cae al pie de unacantilado o corte de talud; el desplome, a un complejo fenómeno similar al anterior pero que afecta a masas muchomás grandes (decenas de millones de metros cúbicos) donde entran en juego complicados mecanismos cinemáticosque incrementan su energía y distancia de desplazamiento.

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DOBLAMIENTO-BASCULAMIENTO DE CAPAS

El termino ingles de Tóppling no tiene un equivalente exacto y único en español y corresponde a varios tipos demovimiento de cuerpos prismáticos y tabulares. Los procesos incluidos en este grupo son: doblamiento o flexión decapas, basculamiento de cuerpos prismáticos y tabulares, descenso de prismas. Son procesos extremadamentelentos; representan peligro cuando su grado de inclinación o desprendimiento es tal que degeneran en derrumbes ydeslizamientos.

Se observa este fenómeno en el cerro Huaynapicol, en Saylla y en varios puntos de los valles de Paucartambo yYanatili, e, incluso, a pequeña escala, en la ciudadela de Machupicchu.

EXTRUSIÓN LATERAL + HINCAMIENTO y DERIVA DE BLOQUES

Corresponden al término inglés de Spread y, en cierto modo, a un tipo de Blockslide (francés = poingonnement).Algunos lo traducen como esparcimiento, pero esta palabra no es suficientemente descriptiva para este proceso queconlleva hasta tres tipos de fenómenos de común origen pero distinto mecanismo: extrusión lateral (fluaje) , hincamientoy deriva de bloques. Se da en formaciones donde existe una capa de roca rígida que descansa sobre niveles de rocassuave o plásticas (calizas sobre. evaporizas, arcillas o lutitas, basaltos sobre cineritas). Son también procesosextremadamente lentos y el nivel de peligro que representan es, por lo general, bajo. A medida que evolucionanpueden dar lugar a derrumbes, deslizamientos y otro tipo de hundimientos. En varios lugares de colinas o altozanosconstituyen un peligro para antiguas construcciones. En la región de Cusco se observa en Saqsayhuaman, Chinchero,Canas.

DESLlZAMIENTOS

Constituyen, dentro de este grupo, los fenómenos más extendidos en términos de ocurrencia y efectos. Básicamenteexisten dos tipos: rotacionales y traslacionales (que incluye los deslízamientos planos).Como su nombre lo indica, es el desplazamiento lento y/o rápido de una masa desprendida de su matriz sobre unasuperficie de transporte o deslizamiento.

Los modelos idealizados con una superficie única de ruptura se dan naturalmente sólo a pequeña escala. La granmayoría de estos fenómenos involucran grandes masas de material, tanto terroso como rocoso, con varios planos de



ruptura y compartimentos(deslizamientos secundaríos) que adquieren un comportamiento dinámico y cinemáticorelativamente independiente.

El proceso de deslizamiento es largo y poco conocido. Sólo el período de gestación de un gran deslizamiento puedeabarcar siglos y su actividad, rnilenios, con fases de subactividad, aceleración y aceleración paroxistica y hasta deruptura violenta. El entendimiento de este comportamiento es crucial para entender y evaluar el peligro que significanestas masas en movimiento casi permanente, incluso a ritmos muy lentos (hasta del orden milimétrico por año).

En fase de subactividad, sus velocidades pueden variar de pocos milímetros a algunos centímetros por año. En susfases de aceleración pueden llegar a desplazarse a velocidades de algunas decenas de metros por día; en las fasesde aceleración paroxística, las velocidades puntuales pueden superar los 100 km/h.

Las masas afectadas abarcan desde menos de un metro cúbico a decenas de kilómetros cúbicos; las superficiesalcanzan órdenes de varias decenas de kilómetros cuadrados, con profundidades que a veces superan los 500metros.Su ocurrencia es más importante de lo. que parece; por ejemplo. en Suiza. cubren el 7% de todo el territorio nacional(Noverraz, 1988); en Eslovaquia, algo más del 5% (Suchanková. 1993); en varios valles de la región, como el deLimatambo. el área afectada por deslizamientos llega hasta 16% (Carreño, 1998). en algunas regiones de rocasmetamórficas las laderas afectadas por deslizamientos llegan a superar el 80%.

Una constatación fundamental que debe tomarse en cuenta es su incidencia o relación con otros fenómenoscatastróficos: más del 90% de los huaycos, derrumbes. deslizamientos rápidos, corrimientos ocurridos en la regióndel Cusco (y en otras regiones del país y del mundo) son efecto de la actividad de grandes deslizamientos, por logeneral no identificados (Carreño. 2000).

Los deslizamientos se dan en cualquier tipo de material, sin importar su estado, morfología ni ubicación; inclusorocas tan resistentes como el granito y otras rocas intrusivas sufren de estos procesos (casos de Machupicchu,Quebrada Honda). A pesar de lo que muchos creen, la inmensa mayoría de deslizamientos (a excepción de los muypequeños) son de carácter rocoso.

FLUJOS

Bajo este término se agrup un serie de fenómenos cuya característica principal es su comportamiento como fluidotanto sub-saturado (incluso seco; en esto caso los llamamos corrimientos) como saturado. Según el tipo dematerial involucrado, pueden ser flujos de barro, de tierra, de detritos oderrubios y lavas torrenciales, que son lacategoría más grande, destructora y de mayor energía. Su volumen es variable: desde pequeñas masas de Iodo

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hasta los gigantescos huaycos que, como en Machupicchu y otros valles subandinos, ocurren con cierta frecuencia.

Se insiste a veces en llamar flujos torrenciales a los huaycos. Es mejor denominarlos lavas torrenciales, por cuanto,hidrodinámica y reológicamente, los primeros corresponden a un estado intermedio de flujo con carga sólida de granulometríamenor, mientras que las lavas torrenciales pertenecen a un tercer estado de flujo granular de mayor energía.

Los flujos de Iodo se dan por saturación. de materiales edáficos, regolitas, niveles de sedimentos poco consolidados.El nivel de saturación crítico depende también de la pendiente del terreno, de la densidad y tipo de la. cubierta vegetaly de las intervenciones humanas; puede darse por lluvias intensas, fugas de agua desde depósitos o conductosartificiales, exceso de riego o alteraciones bruscas del régimen hidrogeológico.

El análisis de los flujos, en especial de las lavas torrenciales, es complicado, por lo que, casi siempre, resultanfenómeno.s prácticamente imprevisibles. A menudo se usa el criterio de umbrales de precipitación crítica, es decirque a partir de cierto volumen de lluvia en un determinado plazo de tiempo, existe mayor probabilidad de ocurrencia;sin embargo, la experiencia muestra que estos umbrales dependen de muchos otros factores y no resultan muyconfiables.

Otro gran problema en la previsión de estos fenómenos (Como ha ocurrido en el caso de Aguas Calientes) es el usode modelos de crecida-inundación (estimación de crecidas extremas o de lluvias máximas para largos períodos deretorno) que no corresponden a la génesis y comportamiento de las lavas torrenciales. Esto tiene graves consecuen-cias para la prevención pues subestima la capacidad destructora y de dispersión de estos flujos, así como de sucapacidad de carga. Existen criterios y modelos especificas para las lavas torrenciales pero que requieren de mu-chos datos y detalles que no siempre están disponibles en países como el nuestro.

Existe otro prejuicio que la realidad contradice, sobre todo en nuestra región: la supuesta relación entre la extensióny potencia de la capa de suelo y la susceptibilidad a formar flujos torrenciales. Esta relación tiene cierta validez paradeterminados climas y condiciones morfológicas pero muy rara vez se cumple en medios como el andino o elcentroamericano. La experiencia nos demuestra que casi todos los huaycos y flujos intermedios en los Andes (y enotras regiones tropicales) son efecto de la actividad de desUzamientos subactivos, o permanentes, y de derrumbes.Un caso extremo (por su volumen, energía, capacidad de desplazamiento y combinación de mecanismos) es el delas avalanchas de roca; que son mayores que las lavas torrenciales. El caso más cercano es el que destruyó YungayRanrahirca en 19.70.

En los flujos se da un proceso que resulta tanto o más peligroso: los represameientos de ríos mayores dondedesembocan los huaycos. Los embalses (por lo general temporales) pueden ser importantes y su desembalse esviolento, causando una nueva lava torrencial cuyos efectos llegan a sentirse varias decenas de kilómetros aguasabajo. Son ejemplos de esto, las grandes lavas torrenciales ocurridas en la cuenca de Yanatili-Occobamba entre losaños 70 y 80, el embalse del Mantaro en Mayunmarca,en 1974, entre otros.



TERCERA PARTE

CRITERIOS DE IDENTIFICACIÓN, EVALUACiÓN Y CARTOGRAFiA

La secuencia de estudio y análisis de los terrenos inestables es más o menos así: detección, identíficación-tipificación.evaluación, auscultación, interpretación. A partir de esto se plantean las estrategias y acciones de prevención ytratamiento.

Los métodos de identificación-tipificación conllevan trabajos de estudio de mapas topográficos, SIG, fotos aéreas eimagenes satelitales, exploraciones de campo y modelizaciones matemáticas o simulaciones en laboratorio. Enesta oportunidad nos ocuparemos de los aspectos de gabinete y campo que son los tradicionales, más asequibles,objetivos y efectivos.

Para derrumbes

La información cartográfiqa (mapas topográficos) y de fotos aéreas es poco relevante. Las observaciones de camposon,en cambio, fundamentales. Se debe observar. entre otros:- Estado de la roca. (fracturación, intemperismo)- Análisis de las estructuras favorables (que no necesariamente son las estructuras mayores)- Acción de los agentes meteóricos estacionales- Influencia de la vegetación- Tráfico automotor y otras fuentes de vibración- Sismicidad local- Karstificación y existencia de explotaciones mineras antiguas

Para deslizamientos

. Alteraciones localizadas en el contexto geológico estructural

. Morfología de la ladera y del entorno

. Estado de los materiales geológicos y de las estructuras locales. Estado de la vegetación

. Modelo hidrográfico

. Disturbios hidrogeológicos

. Estado de la infraestructura

. Cortes artificiales de talud

. Agentes de erosión

Para flujos

La gran mayoría de esos flujos son, como ya indicamos, efecto de la actividad de deslizamientos (caso de losrecientes flujos o huaycos de Machupicchu) o a la ruptura de serajs y de lagos glaciares.

Para los flujos no existen mayores criterios de previsión, por cuanto su origen está más relacionado al régimen deprecipitaciones que al marco geológico en sí. cuyos elementos constituyen factores condicionantes o preparatoriospero no desencadenantes.

Es posible determinar susceptibilidades a partir de la observación y análisis de:- Estado deglaciares y de morrenas y lagos morrénicos- Deslizamientos secundarios en fase,de aceleración o afectadas por erosión fluvial- Tipo y grado de erosión en las franjas ribereñas- Naturaleza y estado de la vegetación en zonas afectadas por procesos erosivos o de deforestación- Pendiente del terreno- Estado de la red hidrográfica y de las condiciones de drenaje natural del terreno- Estado de los cauces fluviales

CARTOGRAFÍA DE TERRENOS INESTABLES

Existen tantas posibilidades cartográficas como criterios conceptuales existen. Para fines prácticos podemos proponerlos siguientes tipos de mapas: de fenómenos, de peligros-vulnerabilidad y de riesgo. En muchos casos se hacenecesario pensar en mapas de riesgo conjugado.

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Aunque existen programas de cartografía automática. su eficacia es aún cuestionable, por diversos motivos (exigenciade mucha información detallada, criterios contradictorios sobre pendiente, litología y vegetación, mucho trabajo decampo, etc.). Por ello incidiremos en los criterios de campo y gabinete más o menos tradicionales.

Requerimientos topográficos

Las bases topográficas deben de calidad y escala adecuadas: sólo los mapas topográficos de escala igual o mayora 1/25,000 son confiables. Existe un falso criterio de pensar que las ampliaciones de escala hechas por mediosinformaticos o electromecánicos son incrementos reales de escala; esto es falso, pues el criterio de escala en laactualidad se define más que por la equivalencia por la densidad de levantamiento. (distancia entre curvas de nivel ycantidad de puntos de medición en campo o en restitución).

¿Qué se representa?

- Los limites de la zona inestable.- Los compartimentos de secundarios de los deslizamientos con una estimación preliminar de sus niveles de

actividad diferenciada. Esto se logra empalando una escala de colores que, en lo posible, debe pertenecer a unasola gama de color.

- La profundidad estimada del deslizamiento.- Para representar los derrumbes (o, más bien, los frentes potenciales de derrumbe), se marca la ubicación

aproximada de los frentes rocosos susceptibles de generarlos y la zona potencialmente afectada. Esto, por logeneral, sólo es posible en planos de escala grande. Son más útiles y precisos cuando. se tienen levantamientosde caminos o canales.

- Para los flujos, lo que se puede representar es el área probable de afectación. En la zona llamada de tránsito (quecorresponde mayormente a quebradas encañonadas), la franja afectada es angosta; aquí se puede llegar a indicarlas zonas que serían erosionadas por el huayco y las zonas de deslizamiento o de probable embalse desembalse.En la zona de llegada (que casi siempre corresponde a conos aluviales o zonas de cambio de pendiente enlIanuras fluviales o similares) se debe estimar y marcar la zona que será cubierta por el material aluvial.

- En todos los casos se debe marcar, hasta donde sea posible, los niveles de peligro o de intensidad que losfenómenos representan en diversos grados de gravedad o de importancia. Aunque existen métodos paraestimaciones cuantitativas relativamente precisas, por razones de manejo, es mejor optar por una clasificaciónsencilla con tres niveles de pelígro y vulnerabilidad: alto, medio y bajo.

Es recomendable que los mapas de fenómenos, de peligros, de vulnerabilidad y de riesgo vayas acompañadas defichas descriptivas y de recomendación. Su uso y lectura es más útil que un informe técnico. Estas fichas debenincluir croquis, esquemas y fotos para una mejor comprensión de los usuarios.

No debe dejar de analizar el problema de los peligros conjugados, en especial el que relaciona los deslizamientos yderrumbes con los huaycos. Los peligros no siempre son directos: el fenómeno puede darse en la parte alta o mediade una cuenca, paro sus efectos pueden darse más abajo, en zonas aparentemente no amenazadas.

Mapa de fenómenos o temáticos

Consigna las masas o fenómenos sometidos a alguno de los mecanismos de inestabilidad señalados. Puede hacersepara un solo tipo de fenómeno o para varios, siempre que no se enmascaren mutuamente. los más útiles son los mapasde deslizamientos y de potencial de derrumbe. Aquí se trata de documentos objetivos cuya calidad depende delconocimiento y experiencia del responsable. Esto lo diferencia de los siguientes, donde intervienen factores subjetivos.

Mapa de peligros

Constituye la etapa siguiente al anterior. Se agrega la. estimación del nivel de peligro que cada fenómeno representa.Esto se da en función a la dinámica (velocidad, estado cinemático, etc.), área amenazada, factores agravantes, etc.Cuando se cuenta con información instrumental (si los fenómenos están siendo auscultados), la estimación del nivelde peligro es más fiable.

Mapa de vulnerabilidad

En realidad lo mejor es hacerle) corno suplemento del anterior, es decir en un solo mapa. En áreas de fuerteconcentración humana si vale la pena hacer un mapa aparte. Si las bases topográficas o geográficas no estánactualizadas, es indispensable que el responsable de la evaluación haga una actualización in situ, agregando los



elementos nuevos o no consignados anteriormente. Es mejor si se cuenta con información previa sobre los sitios(población, infraestructura, organización...), pues eso facilita el trabajo de campo.

Mapas de riesgo

Son resultado de la superposición de los dos anteriores.

Algo que debe siempre tenerse en consideración es que todo mapa representa básicamente el estado de algo en undeterminado momento. Sólo los mapas previsionales tienen un componente de proyección al futuro, aunque siemprecon un alto grado de incertidumbre. Por ello, los mapas de peligros, vulnerabilidad y riesgo, incluso los de fenómenos(y más aún los relativos a planificación) deben ser actualizados periódicamente.

Además de los mencionados existen muchos otros fenómenos de geodinámica externa o de inestabilidad ehidrodinámicos que revisten diversos grados de peligro. Varios de ellos están relacionados con procesos de erosióny kársticos, así como con actividad geotectónica.

En la región, las zonas más afectadas por fenómenos de inestabilidad a gran escala son los valles subandinosexcavados en rocas paleozoicas (como Ya n atili , Paucartambo-Yavero, Marcapata, varios sectores del Valle Sagrado);también tienen alta incidencia de estos fenómenos, valles como Limatambo, Yaurisque y la zona de Quillabamba.Las lavas torrenciales se dan mayormente en esas mismas zonas subandinas,sobre todo en períodos de lluviaintensa y acumulada.

Los derrumbes se dan principalmente en los cortes de carretera.

No se tiene estadísticas sistemáticas sobre los efectos económicos y ambientales de los desastres provocadospor estos fenómenos. Tampoco sobre programas de prevención a gran escala.

NOTA SOBRE LA AUSCULTACiÓN

Dado que la gran mayoría de los procesos geodinámicos o fenómenos de inestabilidad tienen ritmos de génesis yevolución muy lentos, la apreciación de los niveles de peligro y riesgo que significan es válida para el tiempo en quese hacen Ias evaluaciones. Las condiciones naturales y la misma actividad de los terrenos inestables hacen que

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cambie constantemente la incidencia de los factores concurrentes. La dinámica social, demográfica y económica(también cultural y política) modifica las condiciones de muchos factores, los cuales pueden agravar o reducir elimpacto de ellos. En consecuencia, la cartografía y la evaluación de peligro-vulnerabilidad debe ser una acciónpermanente.

Pero la observación o la apreciación personal no son suficientes. Se requiere del uso de instrumentos y medicionesprecisas para hacer proyecciones o prever el comportamiento futuro de un fenómeno. Aquí interviene la auscultacióninstrumental (más conocida por el anglicismo monítoreo) a largo plazo. El uso de aparatos y otros métodosinstrumentales se hace indispensable cuando se determina que un fenómeno alcanza un nivel de peligro quecompromete la seguridad de una población o una infraestructura importante.

Existen varios tipos de auscultación que recurren a métodos geofísicos, geodésicos, extensométricos, inclinométricos,químicos, etc. Su diseño y selección dependen del tipo de fenómeno, de las condiciones de acceso, de la operatividady, obviamente, de los recursos humanos y económicos disponibles.

Cusco, junio, 2005-06-17

Raúl Carreño

El presente texto recoge extractos del libro «Manual de estudio y evaluación de terrenos inestables» de Raúl Carreño& Francis Noverraz (actualmente en pre-edición).

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