plan de manejo san francisco (trabajo de grado_adrian)
Post on 03-Jun-2018
216 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
1/144
PlPlan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgico queafecta al sector L as Lomas del barr io San F rancisco de la ciudad de
Cartagena.
Cartagena de Indias D.T. y C., 29 de Enero de 2013
Comit
INVESTIGACIN Y PROYECTOS DE GRADO
Facultad de Ingeniera
Programa de Ingeniera Civil
Cordial saludo,
Muy respetuosamente me remito a ustedes con el objetivo de presentar el Trabajo de Grado
titulado PLAN DE MANEJO INTEGRAL PARA LA MITIGACIN DEL RIESGO
GEOLOGICO QUE AFECTA EL SECTOR LAS LOMAS DEL BARRIO SAN FRANCISCO
EN LA CIUDAD DE CARTAGENA, elaborado por el estudiante Adrian Restrepo Surez,
a quien he dirigido durante todo el estudio, para la aprobacin, correccin y evaluacin por
parte del presente comit.
Atentamente,
Guilliam Barboza Miranda, MgDocente Programa de Ingeniera CivilDirector de Tesis
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
2/144
PlPlan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgico queafecta al sector L as Lomas del barr io San F rancisco de la ciudad de
Cartagena.
Cartagena de Indias D.T. y C., 29 de Enero de 2013
Comit
INVESTIGACIN Y PROYECTOS DE GRADO
Facultad de Ingeniera
Programa de Ingeniera Civil
Cordial saludo,
Estoy remitiendo mi Trabajo de Grado titulado PLAN DE MANEJO INTEGRAL PARA LA
MITIGACIN DEL RIESGO GEOLOGICO QUE AFECTA EL SECTOR LAS LOMAS DEL
BARRIO SAN FRANCISCO EN LA CIUDAD DE CARTAGENA, para su respectiva
evaluacin. Espero me comuniquen su decisin pronto.
Atentamente,
ADRIAN RESTREPO SUREZ
Cdigo: 0210510002
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
3/144
PlPlan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgico queafecta al sector L as Lomas del barr io San F rancisco de la ciudad de
Cartagena.
PLAN DE MANEJO INTEGRAL PARA LA MITIGACIN DEL RIESGOGEOLOGICO QUE AFECTA EL SECTOR LAS LOMAS DEL BARRIO SAN
FRANCISCO EN LA CIUDAD DE CARTAGENA
ADRIAN RESTREPO SUREZ
UNIVERSIDAD DE CARTAGENAFACULTAD DE INGENIERA
PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL
CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C.
2013
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
4/144
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
5/144
iii
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
Nota de aceptacin:
______________________________________________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________MODESTO BARRIOS
Presidente del comit
_______________________________ALVARO COVO
Evaluador
_______________________________MODESTO BARRIOS
Evaluador
_______________________________GUILLIAM BARBOZA
DirectorCartagena de Indias D. T y C., Enero de 2013
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
6/144
iv
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
DEDICATORIA
La verdad es que me qued sin nadie
en especial a quien dedicarle este proyecto
pero me gustara que fuera por y para la
gente de San Francisco.
Adrian Restrepo Surez
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
7/144
v
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
AGRADECIMIENTOS
DOCENTES
Guilliam Barboza Miranda, M. Sc. Docente de Ingeniera Civil. Director de Tesis de Grado.
Graciela Torres Torres. Jefe del Departamento Acadmico del Programa.
Javier Mouthon, Ph. D. Docente de Ingeniera Civil.
COLABORADORES
Eduardo Castro Barrios. Ingeniero Civil.
Robert Luna. Ingeniero Civil.
Rubn Aguilar. Ingeniero Civil.
Felipe Angulo. Ingeniero Civil.
Jaime Andrs Mercado Martnez Aparicio. Ingeniero Civil.
FAMILIARES Y AMIGOS
A toda mi familia y amigos.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
8/144
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
9/144
vii
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
4.3.5.4.BIOTECNOLOGA YBIOINGENIERA....................................................................... 414.4.INDICADORESDEFUNCIONAMIENTODELPLANDEMANEJO ..................... 43
5. METODOLOGA ...................................................................................................... 48
5.1 RECOPILACINDELAINFORMACINEXISTENTE ....................................... 495.2 DIAGNSTICOPRELIMINARDELAZONADEESTUDIO ............................... 555.3 TRABAJOENCAMPO ........................................................................................... 555.4 ANLISISYDIGITALIZACINDELAINFORMACIN ................................... 555.5 CARACTERIZACINDELAZONADEESTUDIO .............................................. 565.6 ANLISISDEVULNERABILIDAD ...................................................................... 565.7 EVALUACINDELRIESGO ................................................................................ 575.8 ANLISISDEALTERNATIVASPARAMITIGACINDELRIESGOYDISEOSDELASMEDIDASMSFAVORABLES ...................................................................... 575.9 DISEOCONCEPTUALDEOBRASCIVILES ..................................................... 58
6. RESULTADOS ......................................................................................................... 59
6.1. RECOPILACINDELAINFORMACINEXISTENTE ....................................... 596.1.1.TOPOGRAFA........................................................................................................... 596.1.2.MODELO TRIDIMENSIONAL...................................................................................... 606.1.3.CAMBIOS URBANSTICOS O PAISAJSTICOS EN LA ZONA DE ESTUDIO........................... 626.1.4.GEOLOGA,GEOMORFOLOGA Y CARACTERIZACIN GEOTCNICA.............................. 686.1.4.1.GEOLOGA............................................................................................................ 68
6.1.4.2.GEOMORFOLOGA................................................................................................. 706.1.4.3.EXPLORACIN DEL SUELO..................................................................................... 716.1.4.4.MODELO GEOLGICO-GEOTCNICO...................................................................... 726.1.4.5.ZONIFICACIN GEOTCNICA.................................................................................. 766.1.5.HIDROLOGA........................................................................................................... 786.1.6.CONSIDERACIONES GENERALES ACERCA DE LA SISMICIDAD DEL REA DE ESTUDIO.... 816.1.7.ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES................................................................... 816.1.8.ANLISIS DE SUSCEPTIBILIDAD,AMENAZA,VULNERABILIDAD Y RIESGO POR MEDIO DESISTEMAS DE INFORMACIN GEOGRFICA. ......................................................................... 966.2. DIAGNSTICOPRELIMINARDELAZONADEESTUDIO ............................... 996.2.1.FACTORES CONTRIBUYENTES A LOS MOVIMIENTOS EN MASA OCURRIDOS ENSAN
FRANCISCO. .................................................................................................................... 1006.2.1.1.PRECIPITACIONES DEBIDAS AL FENMENO DE LA NIA DURANTE EL PERIODOCORRIDO ENTRE JUNIO DE 2010Y DICIEMBRE DE 2011. .................................................... 1006.2.1.2.CAMBIOS HIDROGEOLGICOS EN LA ZONA ESTUDIO POR EFECTOS ANTRPICOS. .... 1016.2.1.3.SUPERPOSICIN DE GRIETAS Y CUENCAS HIDROLGICAS. ..................................... 1026.2.1.4.MALA DISPOSICIN DE RESIDUOS SLIDOS(BASUREROS ESCOMBROS)Y AUMENTO ENLA COBERTURA VEGETAL. ............................................................................................... 103
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
10/144
viii
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
6.2.1.4.FUGAS Y FILTRACIONES DE LAS REDES DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO. ....... 1036.3. TRABAJOENCAMPO ......................................................................................... 1046.4. CARACTERIZACINDELAZONADEESTUDIO ............................................ 105
6.5. ANLISISDEVULNERABILIDAD .................................................................... 1086.6. EVALUACINDELRIESGO .............................................................................. 1086.7. ANLISISDEALTERNATIVASPARAMITIGACINDELRIESGOYDISEOSDELASMEDIDASMSFAVORABLES .................................................................... 1096.7.1.ALTERNATIVA 1(EVACUACIN) ............................................................................ 1096.7.2.ALTERNATIVA 2(ESTABLECIDA EN EL CONVENIO INTERADMINISTRATIVO) ............. 1126.7.3.ALTERNATIVA 3(ESTABLECIDA POR AUTOR).......................................................... 1146.8. DISEOCONCEPTUALDEOBRASCIVILES ................................................... 116
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 122
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................ 128
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
11/144
ix
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
LISTA DE CUADROS
Cuadro 1. Escalas recomendadas para la zonificacin de amenaza a deslizamientos ..........11 Cuadro 2. Mtodos de anlisis de estabilidad de taludes ....................................................12Cuadro 3. Listado de tablas para clculo de estabilidad de taludes .....................................17Cuadro 4. Mtodos de prevencin de la amenaza o el riesgo .............................................28Cuadro 5. Mtodos de elusin de amenazas de deslizamientos ..........................................29Cuadro 6. Mtodos de conformacin topogrfica para equilibrar fuerzas ...........................30Cuadro 7. Mtodos de recubrimiento de la superficie del talud ..........................................30Cuadro 8. Mtodos de control de agua y presin de poros. ................................................31 Cuadro 9. Mtodos de estructuras de contencin ...............................................................32Cuadro 10. Mtodos para mejorar la resistencia del suelo..................................................33Cuadro 11. Criterios para seleccionar un factor de seguridad para diseo de taludes. .........34Cuadro 12. Relacin de Informacin suministrada por entidades pblicas .........................50Cuadro 13. Parmetros de resistencia al corte C y para anlisis de estabilidad encondicin actual de laderas en el sector Las Lomas de barrio San Francisco. .....................83Cuadro 14. Calificacin de la estabilidad ..........................................................................97Cuadro 15. Parmetros Intrnsecos y Detonantes ...............................................................97Cuadro 16. Puntajes de Susceptibilidad y Amenaza...........................................................98Cuadro 17. Precipitaciones promedios mensuales, aos 2010 y 2011 .............................. 101Cuadro 18. Resumen alternativa 1. .................................................................................. 111Cuadro 19. Resumen alternativa 2. .................................................................................. 113Cuadro 20. Resumen alternativa 3. .................................................................................. 115
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
12/144
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
13/144
xi
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
Figura 35. Drenaje superficial en el sector de San Francisco .............................................80Figura 36. Delimitacin de microcuencas en el rea de estudio .........................................80Figura 37. Perfiles tpicos considerados para el anlisis de estabilidad. .............................82
Figura 38. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N1. ...................................................84Figura 39. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N1. ................................................85Figura 40. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N2. ...................................................86Figura 41. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N2. ................................................87Figura 42. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N3. ...................................................88Figura 43. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N3. ................................................89Figura 44. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N4. ...................................................90Figura 45. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N4. ................................................91Figura 46. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N5. ...................................................92Figura 47. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N5. ................................................93Figura 48. Anlisis esttico del perfil estratigrfico N6. ...................................................94
Figura 49. Anlisis dinmico del perfil estratigrfico N6. ................................................95Figura 50. Estado de inestabilidad (Riesgo) en la zona. .....................................................98Figura 51. Grietas Vs Cuencas ........................................................................................ 102Figura 52. Estado de la ladera. ........................................................................................ 105Figura 53. Zonificacin del rea de estudio. .................................................................... 106Figura 54. Zona Recomendada para evacuar ................................................................... 110Figura 55. Planta general de obras de la alternativa 3. ..................................................... 117Figura 56. Obras de drenaje del convenio. ....................................................................... 118Figura 57. Obras de refuerzo del suelo mediante pantalla piloteada. ................................ 118Figura 58. Localizacin de Inclinmetros y piezmetros a instalar. ................................. 121
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
14/144
xii
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
RESUMEN
Los escenarios de riesgo geolgico que originan desastres naturales, muertes y perdidas
econmicas son causados por actividades humanas que alteran la normalidad y equilibrio
del ambiente, entre las que se tienen la explotacin errnea e irracional de los recursos
naturales renovables como los bosques y el suelo y no renovables como los minerales, los
cambios en los drenajes naturales, la construccin en zonas de ladera de alta pendiente o
cualquier otra amenaza geolgica, entre otras. Sin embargo para activar estos escenarios de
riesgo y convertirlos en catstrofes es necesario llevarlos a una condicin que supere su
estado de equilibrio lmite.
En virtud a estos cambios que generan escenarios de riesgo se deben elaborar planes de
prevencin y control para recuperar y mejorar su condicin de estabilidad. El caso del
barrio San Francisco en donde la poblacin se vio afectada por fenmenos de remocin en
masa producto de la alteracin en las condiciones naturales de la zona y la llegada de la
temporada invernal intensificada por el fenmeno de la Nia, es un claro ejemplo de la falta
de planes de prevencin en el distrito, y la falta de una poltica definida para la creacin de
dichos planes; por est razn es pertinente elaborar planes de manejo para la mitigacin del
riesgo, que garanticen el control de las condiciones desfavorables e impidan la propagaciny ocurrencia de desastres.
Para elaborar el plan de manejo de San Francisco fue necesaria una fase investigativa para
determinar causas y condiciones naturales y otra exploratoria en donde se definieron
consecuencias, factores contribuyentes y eventos detonantes; as se defini un plan integral
que contrarrestar la condicin de riesgo, el mismo consta de dos mtodos, uno de elusin
de la amenaza a travs de la evacuacin de la zona y el otro de estabilizacin a travs de
obras de drenaje, perfilamiento del terreno y obras de contencin.
Este plan de manejo se puede utilizar en cualquier lugar del distrito, donde no se pretenda
recuperar urbansticamente sino crear reas de proteccin, pues es econmico y garantiza la
condicin de equilibrio y/o estabilidad para este uso.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
15/144
xiii
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
ABSTRACT
Geological risk scenarios that cause natural disasters, deaths and economic losses are
caused by human activities that alter the normal balance and the environment, among which
are erroneous and irrational exploitation of renewable natural resources such as forests and
soil as nonrenewable minerals, changes in natural drainage, construction in areas of high
slope or other geological threat, among others. However, to enable these scenarios and turn
them into disaster risk must take them to a condition that exceeds its limit equilibrium state.
Under these changes that generate risk scenarios should be developed for prevention and
control plans for restoring and improving its stability condition. The case of San Francisco
neighborhood where the population was affected by landslide phenomena result of thealteration in the natural conditions of the area and the arrival of the winter season
intensified by the La Nina phenomenon, is a clear example of lack of prevention plans in
the district, and the lack of a clear policy for the creation of these plans, which is why it is
appropriate to develop management plans for risk mitigation, to ensure control and prevent
unfavorable propagation and disasters.
To develop the management plan of San Francisco was necessary investigative phase to
determine causes and natural conditions and other exploratory where defined consequences,
contributing factors and trigger events, and defined a comprehensive plan that will counter
the risk condition, the same There are two methods, one of circumvention of the threat
through the evacuation of the area and the other stabilization through drainage, terrain
profiling and containment works.
This management plan can be used anywhere in the district, where it is intended to recover
urbanistically but establishing areas because it is economical and ensures equilibrium
condition and / or stability for this use.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
16/144
1
Plan de Manejo I ntegral para la M iti gacin del Ri esgo
Geolgico que afecta al sector Las Lomas del barr io SanF rancisco de la ciudad de Cartagena.
1. INTRODUCCIN
Como resultado de las inexistentes polticas para la prevencin, control y atencin dedesastres en nuestro distrito, se han observado los casos ocurridos en Manzanares, Nueva
Granada, Nueve de Abril, Piedra Bolvar, Rincn Guapo, Loma del Diamante, San
Francisco entre otros, donde los fenmenos de remocin en masa han ocasionado perdidas
econmicas e inmateriales a los habitantes de estos lugares. Sin duda el caso ms relevante
fue el del barrio San Francisco en donde ms de 1200 familias que vivan en las 11 ha
comprendidas entre los sectores Las Lomas, el Guerrero y Tanque fueron evacuadas de sus
viviendas por este tipo de desastre natural, as mismo producto de las fallas ocasionadas en
el terreno luego de ocurridos los movimientos, vemos que los sectores aledaos como San
Bernardo, 20 de Julio y La Paz se encuentran expuestos al riesgo debido a la propagacin
de estos movimientos.
En el caso particular de San Francisco se realizaron actividades pertinentes para la
reduccin del riesgo, las cuales consistieron en la elusin de la amenaza, pero dichas
actividades no satisfacen las necesidades de la zona ya que los movimientos en masa al no
ser controlados mediante obras de contencin y drenaje, han mostrado una tendencia a lapropagacin hacia la va de acceso principal, hacia la calle los fundadores y hacia los
sectores de La Paz y San Bernardo, presentando una amenaza inminente ante la futura
llegada de inviernos recrudecidos por fenmenos atmosfricos, se establece en este sentido
que los habitantes de los sectores aledaos al rea afectada en San Francisco se encuentran
en riesgo potencial ante los fenmenos de remocin en masa.
Considerando la problemtica existente en San Francisco este proyecto plantea la
realizacin de un plan de manejo para la mitigacin del riesgo geolgico en las once
hectreas afectadas de manera que se eviten o impidan futuras catstrofes en la zona de
estudio y en las zonas aledaas. El desarrollo del plan de manejo consiste en el conjunto de
actividades a realizar que den solucin a los factores contribuyentes a la situacin de riesgo
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
17/144
2
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
como son el deterioro del ecosistema (variacin en cuencas, vegetacin, topografa, etc) por
el efecto antrpico, y otras eventualidades ocasionadas por la mala disposicin de los
recursos y residuos.
El plan empleado en San Francisco puede servir de base para futuras investigaciones en el
campo del control de desastres y reduccin del riesgo ante amenazas naturales, as como
para elaborar polticas de prevencin y atencin para emergencias relacionadas con
fenmenos de remocin en masa.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
18/144
3
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Elaborar un plan de manejo integral para la mitigacin del riesgo geolgico que afecta al
sector las lomas del barrio San Francisco de la ciudad de Cartagena, a partir de la
determinacin, anlisis y evaluacin de los escenarios de riesgo geolgico.
2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
Evaluar el grado de vulnerabilidad corporal y estructural a los diferentes tipos de
geoamenazas, que afectan las viviendas e infraestructura existente, en el sector del
estudio y en sus inmediaciones.
Determinar la amenaza geolgica a la cual se encuentra sometida el rea de estudio.
Definir y analizar los escenarios de riesgo geolgico que se puedan localizar en el
sitio del estudio.
Elegir la alternativa optima de ejecucin a implementar para la mitigacin del riesgo
geolgico presente en el sector.
Disear conceptualmente las obras civiles planteadas en la alternativa a
implementar para la mitigacin del riesgo.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
19/144
4
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
3. ALCANCE
Mediante el anlisis y caracterizacin de la informacin recolectada, se determin el factorde amenaza geolgica, el grado de susceptibilidad a los fenmenos denudativos y la
vulnerabilidad que presenta el sector Las Lomas del barrio San Francisco en la ciudad de
Cartagena, en un total aproximado de 11 ha, que comprenden la zona de mayor problema
tanto en erosin como en remocin en masa.
Se evaluaron las condiciones del medio que conllevaron a la determinacin del riesgo
conceptual (posibles heridos, vctimas mortales y prdidas inmobiliarias), para establecer
medidas correctivas o alternativas de solucin que mitiguen el riesgo geolgico,
garantizando la estabilidad de las zonas comprometidas y/o salvaguardando el patrimonio
material e inmaterial de los habitantes del sector y sus cercanas.
El presente proyecto se enfoca en un escenario que consta de las siguientes
consideraciones:
1. El rea de estudio no se volver a utilizar como rea urbanizable, s no como un
rea de proteccin y/o control ambiental.
2. Se cuenta con los escenarios de riesgo geolgico, entonces se comenzar por
evaluar y corregir toda la informacin que llevo a la determinacin de los mismos,
para la evaluacin se utilizarn dos mtodos para la obtencin del factor de
seguridad.
3. Se establecer una valoracin a los escenarios de riesgo geolgico que sirva de
criterio para la escogencia de las alternativas de mitigacin de riesgo.
4.
El plan de mitigacin integral contendr todas las alternativas viables que asegurenla mitigacin del riesgo geolgico, pues neutralizarn los factores contribuyentes
asociados a los fenmenos de remocin en masa.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
20/144
5
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
4. MARCO TEORICO
4.1. LOCALIZACIN
4.1.1. Sector Las Lomas del barrio San Francisco en la ciudad de Cartagena de Indias.
Teniendo en cuenta la informacin primaria recopilada en campo, se pudo establecer que la
zona de influencia del estudio est conformada por cinco sectores a saber: Lomas de San
Francisco, frica, San Jos, Pista y Poza. El rea comenz a ser urbanizada alrededor de
los aos 60 (1963) con la primera etapa de la urbanizacin San Francisco, promovido y
ejecutado por el Instituto de Crdito Territorial.
El sector las Lomas se localiza hacia nororiente del Cerro de La Popa, en el Barrio San
Francisco de la ciudad de Cartagena de Indias D.T. y C., es aledao al Sector Guerrero y
puede ser referenciado respecto a: el puesto de salud de la Cruz Roja, el biblioparque y el
centro de vida del barrio en mencin.
4.1.2. Delimitacin del rea de estudio dentro del sector las Lomas.
La zona de estudio se localiza en el sector las Lomas del barrio San Francisco, comprende
un total aproximado de 11 ha, estudiadas por la Universidad de Cartagena mediante el
convenio interadministrativo titulado Evaluacin Geotcnica y Diseos de Obras de
Estabilizacin en las laderas del Sector Nororiental del Cerro de la Popa, Sector Las
Lomas, en el barrio San Francisco, Casco urbano de Cartagena, el proyecto se centra
en esta zona por sus avanzados problemas de erosin y remocin en masa, los cuales se han
propagado con este sector como epicentro, por lo que se ha venido aumentando el rea enriesgo. De este modo s es posible controlar o mitigar la problemtica de la zona, se
garantizar la seguridad de los sectores aledaos.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
21/144
6
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
4.2. NOMENCLATURA DE LOS MOVIMIENTOS EN MASA
Antes de comenzar con el anlisis de los elementos necesarios para la elaboracin de un
plan de manejo para la mitigacin del riesgo geolgico, en este caso para la proteccin delos elementos susceptibles o expuestos a fenmenos de remocin en masa, es relevante
conocer de manera general la tipologa y componentes de dichos fenmenos.
Segn Surez, los procesos geotcnicos activos de los taludes y laderas corresponden
generalmente, a movimientos hacia abajo y hacia afuera de los materiales que conforman
un talud de roca, suelo natural o relleno, o una combinacin de ellos. Los movimientos
ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por cada libre, erosin o flujos.
Algunos segmentos del talud o ladera pueden moverse hacia arriba, mientras otros se
mueven hacia abajo.
En la figura 1 se muestra un deslizamiento o movimiento en masa tpico, con sus diversas
partes cuya nomenclatura es la siguiente:
Figura 1. Morfologa de un movimiento en masa
Fuente: Surez, 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
22/144
7
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
Escarpe principal: Corresponde a una superficie muy inclinada a lo largo de la periferia
del rea en movimiento, causado por el desplazamiento del material fuera del terreno
original. La continuacin de la superficie del escarpe dentro del material forma la
superficie de falla.
Escarpe secundario: Una superficie muy inclinada producida por desplazamientos
diferenciales dentro de la masa que se mueve.
Cabeza: Las partes superiores del material que se mueve a lo largo del contacto entre el
material perturbado y el escarpe principal.
Cima: El punto ms alto del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.
Corona: El material que se encuentra en el sitio, prcticamente inalterado y adyacente a
la parte ms alta del escarpe principal.
Superficie de falla: Corresponde al rea debajo del movimiento que delimita el volumen
de material desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de falla no se
mueve.
Pie de la superficie de falla: La lnea de interceptacin (algunas veces tapada) entre la
parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.
Base. El rea cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. Pata o ua: El punto de la base que se encuentra a ms distancia de la cima.
Costado o flanco: Un lado (perfil lateral) del movimiento.
Superficie original del terreno: La superficie que exista antes de que se presentara el
movimiento.
Derecha e izquierda: Para describir un deslizamiento se prefiere usar la orientacin
geogrfica, pero si se emplean las palabras derecha e izquierda debe referirse al
deslizamiento observado desde la corona mirando hacia el pie.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
23/144
8
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
4.3. CRITERIOS BASICOS PARA LA ELABORACIN DEL PLAN DE MANEJO
INTEGRAL
Para realizar el plan integral de mitigacin de riesgo es necesario realizar la evaluacin yanlisis de los escenarios de riesgo y mediante la escogencia de un factor de seguridad para
el suelo y tomar las correcciones necesarias considerando los factores contribuyentes a los
fenmenos denudativos.
Dentro de los conceptos que se deben manejar para la elaboracin de un plan de mitigacin
del riesgo geolgico, se debe aclarar que lo importante es determinar la estabilidad del
talud, asociar dicha estabilidad a todas las caractersticas intrnsecas del suelo, que
combinadas con los agentes externos o de exposicin del terreno (llamados tambin
factores detonantes) produce una condicin de riesgo, luego de manejar dicha relacin se
tratan cada una de las causas de posibles desastres y a medida de la necesidad se toman los
correctivos pertinentes, eso es bsicamente un plan de mitigacin, claro que su
complejidad, eficacia y eficiencia depender de los recursos econmicos disponibles y el
control por parte de las entidades gubernamentales.
4.3.1. Evaluacin de la estabilidad de un talud
La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comnmente se evala mediante
mtodos de estabilidad basados en el equilibrio lmite del suelo. Estos mtodos toman en
cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa. La
cuantificacin de la estabilidad de un talud se basa en el concepto de factor de seguridad;
ms adelante se hace una breve descripcin del concepto del factor de seguridad, la
determinacin o estimacin de los parmetros de resistencia y los mtodos de anlisis.1
1SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.
Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
24/144
9
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
4.3.1.1. Concepto del factor de seguridad
Se define como el cociente entre la resistencia al corte del suelo o roca a lo largo de una
superficie de falla y los esfuerzos de corte que tienden a producir deslizamiento a lo largo
de esa superficie de falla (Craig, 1986).2
La tarea del ingeniero encargado de realizar o calcular la estabilidad de un talud es
determinar el factor de seguridad. El cual se define como:
Ecuacin 1. Factor de Seguridad
d
f
sFS
Donde
sFS = Factor de Seguridad con respecto a la resistencia
f = Resistencia cortante promedio del suelo
d = Esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie potencial de
FallaLa resistencia cortante de un suelo consta de dos componentes, la cohesin y la friccin, y
se expresa como:
Ecuacin 2. Resistencia cortante del suelo
f = c + 'tan
Donde:
c = cohesin
' = esfuerzo normal efectivo sobre la superficie normal de falla= ngulo de friccin drenada
2SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.
Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
25/144
10
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
Y adicionalmente:
Ecuacin 3. Esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie potencial de falla
d= cd+ `tandDonde cdy dson, la cohesin efectiva y el ngulo de friccin que se desarrolla a lo largo
de la superficie potencial de falla. Sustituyendo las ecuaciones 2 y 3 en la ecuacin 1,
obtenemos:
Ecuacin 4. Factor de seguridad respecto a propiedades del suelo
dd
sc
cFS
tan'
tan'
Podemos ahora introducir algunos otros aspectos del factor de seguridad, es decir, el factor
de seguridad con respecto a la cohesin FSy se definen como sigue:
Ecuacin 5. Factor de seguridad respecto a la cohesin
d
cc
cFS
Ecuacin 6. Factor de seguridad respecto a la cohesin
d
FS
tan
tan
Cuando se comparan las ecuaciones 4, 5 y 6, vemos que cuando FScse vuelve igual a FS,
se es el factor de seguridad con respecto a la resistencia. O si
Podemos escribir:
Ecuacin 7. Equivalencias del Factor de Seguridad
FSs = FSc= FS
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
26/144
11
Plan de Manejo Integral para la Mit igacin del Riesgo Geolgicoque afecta al sector Las Lomas del bar ri o San F rancisco de la
ciudad de Cartagena.
Cuando FSs= 1, el talud est en un estado de falla inminente. Un valor de1.5 para el factor
de seguridad con respecto a la resistencia es aceptable para un talud estable como se explica
detalladamente en el Cuadro 1.Cuadro 1. Escalas recomendadas para la zonificacin de amenaza a deslizamientos
Condicin Amenaza Factores de SeguridadEstticos
Factores de seguridaddinmicos
Estable Baja Mayores a 1.5 Mayores de 1.15Crtica Moderada 1.2 a 1.5 1.0 a 1.15
Inestable Alta Menores de 1.2 Menores de 1.0
Fuente: Surez, 1998
4.3.1.2. Equilibrio limite y factor de seguridad
El anlisis de los movimientos de los taludes o laderas durante muchos aos se ha realizado
utilizando las tcnicas del equilibrio lmite. Este tipo de anlisis requiere informacin sobre
la resistencia del suelo, pero no se requiere sobre la relacin esfuerzo-deformacin.
El sistema de equilibrio lmite supone que en el caso de una falla, las fuerzas actuantes y
resistentes son iguales a lo largo de la superficie de falla equivalentes a un factor de
seguridad de 1.0.El anlisis se puede realizar estudiando directamente la totalidad de la longitud de la
superficie de falla o dividiendo la masa deslizada en tajadas o dovelas. Cada da se han
mejorado los sistemas de dovelas desarrollados a inicios del siglo XX y existe Software
muy fcil de utilizar. Generalmente, los mtodos son de iteracin y cada uno de los
mtodos posee un cierto grado de precisin. 3
Manejando este concepto de equilibrio limite Surez nos muestra un cuadro resumen (Ver
Cuadro 2.) de los diferentes mtodos de clculos para el factor de seguridad partiendo de
forma de la superficie de falla y su criterio de anlisis.
3SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
27/144
12
Plan de Manejo I ntegral para la M iti gacin del Riesgo Geolgico que afecta al sector LasLomas del barr io San F ranci sco de la ciu dad de Cartagena.
Cuadro 2. Mtodos de anlisis de estabilidad de taludes
Mtodo Superficies de falla Equilibrio Caractersticas
Ordinario o deFellenius (Fellenius
1927)
Circulares De fuerzas
Este mtodo no tiene en cuenta las fuerzas entre las
dovelas y no satisface equilibrio de fuerzas, tanto para la
masa deslizada como para dovelas individuales. Sin
embargo, este mtodo es muy utilizado por su
procedimiento simple. Muy impreciso para taludes planos
con alta presin de poros. Factores de seguridad bajos.
Bishop simplificado
(Bishop 1955)Circulares De momentos
Asume que todas las fuerzas de cortante entre dovelas son
cero. Reduciendo el nmero de incgnitas. La solucin
es sobredeterminada debido a que no se establecen
condiciones de equilibrio para una dovela.
Janb Simplificado
(Janb 1968)
Cualquier forma de
superficie de falla.De fuerzas
Al igual que Bishop asume que no hay fuerza de cortante
entre dovelas. La solucin es sobredeterminada que nosatisface completamente las condiciones de equilibrio de
momentos. Sin embargo, Janb utiliza un factor de
correccin Fo para tener en cuenta este posible error. Los
factores de seguridad son bajos.
Sueco Modificado. U.S.
Army Corps of
Engineers (1970)
Cualquier forma de
la superficie de
falla.
De fuerzas
Supone que las fuerzas tienen la misma direccin que la
superficie del terreno. Los factores de seguridad son
generalmente altos.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
28/144
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
29/144
Pl
14
Plan de Manejo In tegral para la M iti gacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector L as Lomas del barri o San F rancisco de laciudad de Cartagena.
Mtodo Superficies de falla Equilibrio Caractersticas
Sarma (1973)
Cualquier forma de
la superficie de
falla.
Momentos y fuerzas
Asume que las magnitudes de las fuerzas verticales
siguen un sistema predeterminado. Utiliza el mtodo de
las dovelas para calcular la magnitud de un coeficiente
ssmico requerido para producir la falla. Esto permite
desarrollar una relacin entre el coeficiente ssmico y el
factor de seguridad. El factor de seguridad esttico
corresponde al caso de cero coeficiente ssmico. Satisface
todas las condiciones de equilibrio; sin embargo, la
superficie de falla correspondiente es muy diferente a la
determinada utilizando otros procedimientos ms
convencionales.
Elementos finitos
Cualquier forma de
la superficie defalla.
Analiza esfuerzos y
deformaciones.
Satisface todas las condiciones de esfuerzo. Se obtienen
esfuerzos y deformaciones en los nodos de los elementos,pero no se obtiene un factor de seguridad.
Espiral logartmica Espiral logartmica Momentos y fuerzas.Existen diferentes mtodos con diversas condiciones de
equilibrio.
Fuente: Surez, 1998
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
30/144
15
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
El Factor de Seguridad es empleado por los Ingenieros para conocer cul es el factor de
amenaza de que el talud falle en las peores condiciones de comportamiento para el cual se
disea. Fellenius (1927) present el factor de seguridad como la relacin entre la resistencia
al corte real, calculada del material en el talud y los esfuerzos de corte crticos que tratan deproducir la falla, a lo largo de una superficie supuesta de posible falla:
F.S. = Resistencia al corteEsfuerzo al cortante
En superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos resistentes y actuantes:
F.S. = Momento resistenteMomento actuante
Existen, adems, otros sistemas de plantear el factor de seguridad, tales como la relacin de
altura crtica y altura real del talud y mtodo probabilstico.
La mayora de los sistemas de anlisis asumen un criterio de equilibrio lmite donde el
criterio de falla de Coulomb es satisfecho a lo largo de una determinada superficie.
Se estudia un cuerpo libre en equilibrio, partiendo de las fuerzas actuantes y de las fuerzas
resistentes que se requieren para producir el equilibrio. Calculada esta fuerza resistente, se
compara con la disponible del suelo o roca y se obtiene una indicacin del Factor de
Seguridad.
Otro criterio es el de dividir la masa a estudiar en una serie de tajadas, dovelas o bloques y
considerar el equilibrio de cada tajada por separado. Una vez realizado el anlisis de cada
tajada se analizan las condiciones de equilibrio de la sumatoria de fuerzas o de momentos.
F.S. = Resistencias al corteEsfuerzos al cortante
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
31/144
16
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
4.3.2. Mtodos de anlisis del factor de seguridad
A continuacin se presentan algunos mtodos de anlisis universalmente conocidos para el
clculo del Factor de Seguridad.
4
4.3.2.1. Mtodo de tablas o nmero de estabilidad
Para taludes simples homogneos se han desarrollado tablas que permiten un clculo rpido
del Factor de Seguridad. Existe una gran cantidad de tablas desarrolladas por diferentes
Autores. La primera de ellas fue desarrollada por Taylor en 1937 y 1948, las cuales son
aplicables solamente para anlisis de esfuerzos totales, debido a que no considera presiones
de poro. Desde entonces varias tablas han sido sucesivamente presentadas por Bishop y
Morgenstern (1960), Hunter y Schuster (1968), Janb (1968), Morgenstern (1963), Spencer
(1967), Terzaghi y Peck (1967) y otros, las cuales se resumen en el cuadro 3.5
Estas tablas que Surez resume en su libro Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas
tropicales es de gran ayuda para determinar de manera rpida los factores de seguridad de
un talud sin conocer en detalle las caractersticas intrnsecas del mismo, entonces se podra
decir que este mtodo nos permite conocer una aproximacin o un anlisis preliminar de la
estabilidad del talud. Por lo tanto s se desea corroborar o conocer en realidad la condicin
de la ladera es necesario utilizar en su totalidad alguno de los mtodos definidos para el
clculo de la estabilidad del talud y de ser posible usar un sistema de informacin
geogrfica para catalogar y clasificar los resultados.
4SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.5SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
32/144
17
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Cuadro 3. Listado de tablas para clculo de estabilidad de taludes
Autor Parmetros Inclinacinde talud
Mtodoanalticoutilizado
Observaciones
Taylor (1948) cuc,
0-90o0-90o
= 0Circulo defriccin
Anlisis no drenado.Taludes secos solamente.
Bishop yMorgenstern(1960)
c, ,ru 11-26.5o Bishop Primero en incluir efectos del
agua.
Gibsson yMorgenstern(1960)
cu 0-90o = 0 Anlisis no drenado con cero
resistencia en la superficie y cuaumenta linealmente con laprofundidad.
Spencer (1967) c, ,ru 0-34o Spencer Crculos de pie solamente.
Janb (1968) cuc, ,ru
0-90o = 0Janb GPS
Una serie de tablas paradiferentes efectos de movimientode agua y grietas de tensin.
Hunter ySchuster (1968)
cu 0-90o = 0 Anlisis no drenado con una
resistencia inicial en la superficiey cu aumenta linealmente con laprofundidad.
Chen y Giger(1971)
c, 20-90o Anlisis
lmiteOConnor y
Mitchell (1977)c, ,ru 11-26
o Bishop Bishop y Morgenstern (1960)
extendido para incluir Nc= 0.1Hoek y Bray(1977)
c, c,
0-90o
0-90oCrculo defriccinCua
Incluye agua subterrnea y grietas detensin.Anlisis de bloque en tresdimensiones.
Cousins (1978) c, 0-45o Crculo defriccin
Extensin del mtodo de Taylor(1948).
Charles ySoares (1984)
26-63o Bishop Envolvente de falla no lineal de
Mohr-Coulomb.Barnes (1991) c, , ru 11-63
o Bishop Extensin de Bishop yMorgenstern (1960) para unrango mayor de ngulos del talud.
Fuente: Surez, 1998
En la literatura existente del autor Jaime Surez Daz, se propone una serie desimplificaciones a los distintos mtodos de evaluacin de taludes.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
33/144
18
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
a.Para suelos = 0
Las tablas de Janb, disponibles en la literatura existente de Jaime Suarez Diaz, pueden ser
utilizadas para el anlisis de estabilidad de taludes de suelos arcillosos sin friccin, de
acuerdo a procedimiento desarrollado por Janb (1968).
El Factor de Seguridad se obtiene por la siguiente expresin:
F.S. =H
cNo
Donde:
No = Nmero de estabilidad que se obtiene de la tabla
c = Cohesin = Peso unitario del suelo
H = Altura del talud
b.Para suelos > 0
En la mayora de los casos para suelos > 0 el crculo crtico pasa por el pie del talud y la
tabla de estabilidad que se muestra en la figura 4.3 (Del texto gua de Surez), se basa en
esta suposicin. El factor de seguridad F es calculado por la expresin:
F =d
cfP
cN
Donde:
Ncf yPd son los obtenidos en la grfica y
c es la cohesin promedio
4.3.2.2. Mtodo del talud infinito
En las condiciones en las cuales se presenta una falla paralela a la superficie del talud, a una
profundidad somera y la longitud de la falla es larga comparada con su espesor, se puede
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
34/144
19
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
utilizar en forma precisa aproximada, el anlisis de talud infinito. Es un sistema muy rpido
y sencillo para determinar el Factor de seguridad de un talud, suponiendo un talud largo
con una capa delgada de suelo, en el cual cualquier tamao de columna de suelo es
representativo de todo el talud como lo muestra la figura 2.6
Suposiciones:Suelo isotrpico y homogneoTalud infinitamente largoSuperficie de falla paralela al talud
Para un talud uniforme y relativamente largo, en el cual el mecanismo de falla esperado no
es muy profundo, los efectos de borde son despreciables y el Factor de Seguridad puede
calcularse para un talud infinito de una unidad de rea utilizando el criterio Mohr -
Coulomb.
Figura 2. Diagrama de anlisis, mtodo del talud infinito
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998.
F.S. =
Senh
TanCoshhC
Simplificando para un talud seco de suelos no cohesivos (C = 0)F.S. =
Tan
Tan
6SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
35/144
20
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
El ngulo para factor de seguridad igual a 1.0 se le denomina ngulo de reposo.
4.3.2.3. Mtodo del bloque deslizante
El anlisis de bloque puede utilizarse cuando existe a una determinada profundidad, una
superficie de debilidad relativamente recta y delgada. La masa que se mueve puede
dividirse en dos o ms bloques y el equilibrio de cada bloque se considera
independientemente, utilizando las fuerzas entre bloques (Figura 3). No considera la
deformacin de los bloques y es til cuando existe un manto dbil o cuando aparece un
manto muy duro sobre el cual se puede presentar el deslizamiento. 7
En el caso de tres bloques, la cua superior se le llama cua activa y las otras dos, cua
central y pasiva, respectivamente. El factor de seguridad puede calcularse sumando las
fuerzas horizontales as:
F.S. =a
mm
P
tanuWLcPp ')('
Dnde:Pp = Fuerza pasiva producida por la cua inferior.Pa = Fuerza activa producida por la cua superior.
c'm = Cohesin efectiva del suelo blando en la base del bloque central.L = Longitud del fondo del bloque central.W= Peso total del bloque central.u = Fuerza total de poros en el fondo del bloque central.
m= Friccin del suelo en el fondo del bloque.
7SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
36/144
21
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Figura 3. Esquema del mtodo del bloque deslizante
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998.
Los valores de las presiones activas y pasivas pueden obtenerse utilizando las teoras de
presin de tierras de Rankine o de Coulomb, teniendo en cuenta el valor de la cohesin
movilizada. Una expresin similar tambin puede obtenerse para el caso cuando hay dos
bloques interrelacionados.8
4.3.2.4. Mtodo Ordinario o de Fellenius
Conocido tambin como mtodo Sueco, mtodo de las Dovelas o mtodo U.S.B.R. Este
mtodo asume superficies de falla circulares, divide el rea de falla en tajadas verticales,
obtiene las fuerzas actuantes y resultantes para cada tajada y con la sumatoria de estas
fuerzas obtiene el Factor de Seguridad.
8SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
37/144
22
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Las fuerzas que actan sobre una dovela (Figura 4) son:
a. El peso o fuerza de gravedad, la cual se puede descomponer en una tangente y una
normal a la superficie de falla.b. Las fuerzas resistentes de cohesin y friccin que actan en forma tangente a la
superficie de falla.
c. Las fuerzas de presin de tierras y cortante en las paredes entre dovelas, las cuales no son
consideradas por Fellenius, pero s son tenidas en cuenta en otros mtodos de anlisis ms
detallados.
Figura 4. Fuerzas que actan sobre una dovela en los mtodos de dovelas.
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998.
El mtodo de Fellenius calcula el Factor de seguridad con la siguiente expresin:
F.S. =
sen
])seccos(sec[
W
TanbuWbC
= Angulo del radio del crculo de falla con la vertical bajo el centroide en cada tajada.
W = Peso total de cada tajada.u = Presin de poros = wh w
b = Ancho de la tajada
C, = Parmetros de resistencia del suelo.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
38/144
23
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
4.3.2.5. Mtodo de Bishop
Bishop (1955) present un mtodo utilizando Dovelas y teniendo en cuenta el efecto de lasfuerzas entre las Dovelas.
La solucin rigurosa de Bishop es muy compleja y por esta razn se utiliza una versin
simplificada de su mtodo, de acuerdo a la expresin:
F.S. =
sen
]/)([
W
maTanbuWbC
Donde:
ma =
..1
SFTanTanCos
b = Ancho de la Dovela
W = Peso de cada dovela
C,= Parmetros de resistencia del suelo.
u = Presin de poros en la base de cada dovela = wx hw
= Angulo del radio y la vertical en cada dovela.9
4.3.2.6. Mtodo de Janb
Janb (1973) presenta un mtodo de Dovelas para superficies de falla curvas, no circulares.
De acuerdo con Janb (ecuacin modificada):
F.S. =
)(
cos
1
)(
tanW
maTanbuWbcfo
SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.9
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
39/144
24
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Donde o depende de la curvatura de la superficie de falla (figura 5).
Figura 5. Diagrama para determinar el factor o para el mtodo de Janb
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
4.3.2.7. Comparacin de los diversos mtodos
La cantidad de mtodos que se utilizan, los cuales dan resultados diferentes y en ocasiones
contradictorios son una muestra de la incertidumbre que caracteriza los anlisis de
estabilidad.
Los mtodos ms utilizados por los ingenieros geotcnicos en todo el mundo son los
simplificados de Bishop y de Janb, los cuales en su concepcin terica no satisfacen
equilibrios de fuerzas o de momentos. Los valores de factores de seguridad que se obtienen
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
40/144
25
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
por estos dos mtodos generalmente, difieren en forma importante de resultados utilizando
procedimientos que satisfacen el equilibrio, como son los mtodos de Spencer y de
Morgenstern-Price.10
Aunque una comparacin directa entre los diversos mtodos no es siempre posible, los
factores de seguridad determinados con el mtodo de Bishop difieren por aproximadamente
el 5% con respecto a soluciones ms precisas, mientras el mtodo simplificado de Janb
generalmente, subestima el factor de seguridad hasta valores del 30%, aunque en algunos
casos los sobrestima hasta valores del 5%. Esta aseveracin fue documentada por
Freddlund y Krahn (1977). Los mtodos que satisfacen en forma ms completa el
equilibrio son ms complejos y requieren de un mejor nivel de comprensin del sistema de
anlisis. En los mtodos ms complejos y precisos se presentan con frecuencia problemas
numricos que conducen a valores no realsticos de FS. Por las razones anteriores se
prefieren mtodos ms sencillos pero ms fciles de manejar como son los mtodos
simplificados de Bishop o de Janb.
4.3.2.8. Softwares para la determinacin del factor de seguridad
En la actualidad adems de los mtodos tradicionales existe software especializado endeterminar el factor de seguridad usando las metodologas de los mtodos antes
mencionados entre estos tenemos el GeoStudio, el PCSTABLE5M y algunas aplicaciones
del CIVIL3D.
Es importante aclarar que el software especializado, no es ms que una herramienta de
recopilacin de informacin, que luego de reconocer e identificar las caractersticas
principales de un talud, procede a utilizar uno de los mtodos anteriormente mencionados,
en especial por su facilidad en la programacin, grado de precisin, certeza y confiabilidad,
el mtodo ms implementado es el de Janb.
SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.10
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
41/144
26
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
En el caso del GeoStudio, es un programa utilizado para determinar el factor de seguridad
de un talud o ladera. GeoStudio 2007 es una suite de aplicaciones para geotcnicos y geo-
ambientales desarrollado por GEO-SLOPE International11.
La metodologa que utiliza se resume en los siguientes pasos:
Especificar las opciones de anlisis, entre esas la implementacin o no de condiciones
ssmicas, el mtodo de anlisis y las superficies de falla.
Fijar el rea de trazado, unidades, la escala, la cuadrcula y los ejes.
Escoger la direccin del desplazamiento.
Dibujar las lneas de Suelo y la lnea piezomtrica (si la hay).
Definir las propiedades del suelo: Descripcin, Peso unitario, ngulo de friccin interna,Cohesin, y para sismo el Coeficiente de Poisson y el coeficiente amortiguamiento.
Dibujar el radio y la malla de la superficie de deslizamiento.
Para sismo se calculan los esfuerzos iniciales estticos y dinmicos.
Clculo de factores de seguridad (FS).
Generacin de las superficies de falla y presentacin grfica de resultados.
El GeoStudio al igual que la mayora del software de estabilidad de taludes trabaja con el
mtodo de Bishop el cual es relativamente fcil de programar, por lo que se podra decir
que tienen la misma metodologa y slo cambia el entorno grafico de los mismos y la forma
de entrega de los resultados.
4.3.3. Determinacin de la resistencia del suelo
Los principales parmetros que definen la resistencia del suelo son el ngulo de friccininterna en el caso de suelos granulares y la resistencia al corte no drenada en el caso de
suelos cohesivos.
11 Disponible en Internet: http://www.geo-slope.com/downloads/2007.aspx. Copyright 1995-2010 GEO-SLOPE International Ltd. All Rights Reserved
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
42/144
27
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
El ngulo de friccin interna puede estimarse en el laboratorio con el ensayo de corte
directo y ensayo triaxial consolidado drenado. Tambin existen correlaciones entre el
ngulo de friccin interna y ensayos in-situ como la prueba de penetracin estndar (SPT)
o la prueba de penetracin de cono (CPT).
La resistencia al corte no drenada (Su) puede estimarse con ensayos de laboratorio tales
como el ensayo triaxial consolidado no drenado (CIU), el ensayo sin consolidar sin drenar
(UU), el ensayo de compresin sin confinar (qu) y el ensayo de corte directo simple (DSS).
Para los ensayos in-situ se puede usar la prueba de veleta de campo (FV), la prueba de
penetracin de cono (CPT) y el penetrmetro de bolsillo.
Las arcillas duras y altamente sobreconsolidadas fallan bajo una condicin drenada porque
el exceso de presin de los poros es negativo y por lo tanto a medida que este se disipa, las
arcillas sobreconsolidadas se debilitan.
Las arcillas blandas y limos fallan en condiciones no drenadas porque el exceso de presin
de los poros es positivo y por lo tanto la condicin crtica es a corto plazo pues a medida
que las arcillas disipan el exceso de presin de los poros, las mismas se consolidan y ganan
resistencia.
La mayora de los suelos granulares disipan el exceso de presin de los poros rpidamente
debido a su alta permeabilidad y por lo tanto fallan en condiciones drenadas excepto
cuando son sometidos a carga dinmica (sismo) cuando una falla no drenada es posible. 12
4.3.4. Mtodos para disminuir o eliminar el riesgo
Una vez estudiado el talud, definidos los niveles de amenaza y riesgo, el mecanismo defalla y analizados los factores de equilibrio, se puede pasar al objetivo final que es el diseo
del sistema de prevencin control o estabilizacin.
12SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.
Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
43/144
28
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema especfico y la metodologa que
se requiere emplear depende de una serie de factores tcnicos, sociales, econmicos,
polticos; con una gran cantidad de variables en el espacio y en el tiempo.
13
A continuacin se presentan algunas de las metodologas que se han utilizado para
disminuir o eliminar el riesgo a los deslizamientos de tierra:
4.3.4.1. Prevencin
La prevencin incluye el manejo de la vulnerabilidad, evitando la posibilidad de que se
presenten riesgos o amenazas. La prevencin debe ser un programa del estado, en todos sus
niveles mediante una legislacin y un sistema de manejo de amenazas que permita
disminuir los riesgos a deslizamiento en un rea determinada.14
Para la aplicacin en la prevencin del riesgo en el cuadro 4 se muestras algunas medidas
generales.
Cuadro 4. Mtodos de prevencin de la amenaza o el riesgo
Mtodo Ventajas Desventajas
Disuasin conmedidascoercitivas
Son muy efectivas cuando lacomunidad est conscientedel riesgo y colabora con elestado.
El manejo de losfactoressocioeconmicos ysociales es difcil.
Planeacin deluso de la tierra
Es una solucin ideal parazonas urbanas y es fcil deimplementar.
No se puede aplicarcuando ya existe elriesgo.
Cdigostcnicos
Presenta herramientasprecisas para el control yprevencin de amenazas.
Se requiere de unaentidad que los hagacumplir.
Aviso y Alarma Disminuye en forma
considerable el riesgocuando es inminente.
Generalmente, se
aplica despus deocurrido el desastre.Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
13SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.14SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
44/144
29
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
4.3.4.2. Elusin de la Amenaza
Eludir la amenaza consiste en evitar que los elementos en riesgo sean expuestos a la
amenaza de deslizamiento, en el cuadro 5 se muestran los casos ms comunes para este tipode mitigacin del riesgo que suele ser muy comn en vas.
Cuadro 5. Mtodos de elusin de amenazas de deslizamientos
Mtodo Aplicaciones LimitacionesRemocin total dedeslizamientos
Es atractivo cuando se trata devolmenes pequeos deexcavacin.
La remocin de losdeslizamientos puedeproducir nuevosmovimientos.
Remocin parcialde materialesinestables
Se acostumbra el remover lossuelos subsuperficialesinestables cuando susespesores no son muy grandes.
Cuando el nivel fretico seencuentra subsuperficialse dificulta el proceso deexcavacin.
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
4.3.4.3.Estabilizacin
La estabilizacin de un talud comprende los siguientes factores:
1. Determinar el sistema o combinacin de sistemas de estabilizacin ms apropiados,
teniendo en cuenta todas las circunstancias del talud estudiado.
2. Disear en detalle el sistema a emplear, incluyendo planos y especificaciones de diseo.
3. Instrumentacin y control durante y despus de la estabilizacin.
Debe tenerse en cuenta que en taludes, nunca existen diseos detallados inmodificables y
que las observaciones que se hacen durante el proceso de construccin tienden
generalmente, a introducir modificaciones al diseo inicial y esto debe preverse en las
clusulas contractuales de construccin.15
15SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
45/144
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
46/144
31
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Mtodo Ventajas DesventajasSellado de grietassuperficiales.
Disminuye la infiltracin deagua.
Las grietas pueden abrirsenuevamente y se requieremantenimiento por perodos
importantes de tiempo.Sellado de juntas ydiscontinuidades.
Disminuye la infiltracin deagua y presiones de poro en lasdiscontinuidades
Puede existir una gran cantidad dediscontinuidades que se requieresellar.
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
Contr ol de agua superf icial y subterrnea
Sistemas tendientes a controlar el agua y sus efectos, disminuyendo fuerzas que producen
movimiento y / o aumentando las fuerzas resistentes.
En el cuadro 8, observamos diferentes obras para el manejo del agua en los taludes de altoriesgo.
Cuadro 8. Mtodos de control de agua y presin de poros.
Mtodo Ventajas DesventajasCanalessuperficiales paracontrol de
escorrenta.
Se recomienda construirlos como obracomplementaria en la mayora de loscasos. Generalmente, las zanjas se
construyen arriba de la corona del talud.
Se deben construirestructuras para la entregade las aguas y disipacin de
energa.Subdrenes dezanja.
Muy efectivos para estabilizardeslizamientos poco profundos en suelossaturados subsuperficialmente.
Poco efectivos paraestabilizar deslizamientosprofundos o deslizamientoscon nivel fretico profundo.
Subdreneshorizontales depenetracin.
Muy efectivos para interceptar ycontrolar aguas subterrneasrelativamente profundas.
Se requieren equiposespeciales de perforacin ysu costo puede ser alto.
Galeras o tnelesde subdrenaje.
Efectivos para estabilizar deslizamientosprofundos en formaciones con
permeabilidad significativa y aguassubterrneas.
Muy costosos.
Pozos profundosde subdrenaje.
tiles en deslizamientos profundos conaguas subterrneas. Efectivos paraexcavaciones no permanentes.
Su uso es limitado debido ala necesidad de operacin ymantenimiento permanente.
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
47/144
32
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Estructuras de contencin
Mtodos en los cuales se van a colocar fuerzas externas al movimiento aumentando las
fuerzas resistentes, sin disminuir las actuantes.
Las estructuras de contencin son obras generalmente masivas, en las cuales el peso de la
estructura es un factor importante y es comn colocar estructuras ancladas en las cuales la
fuerza se transmite al deslizamiento por medio de un cable o varilla de acero. 17
Cada tipo de estructura tiene un sistema diferente de trabajo y se deben disear de acuerdo
a su comportamiento particular, En el cuadro 9 algunas estructuras de contencin que son
empleadas generalmente en las vas como mtodos de mitigacin y control de
deslizamientos.
Cuadro 9. Mtodos de estructuras de contencin
Mtodo Ventajas DesventajasRelleno o berma deroca o suelo en labase deldeslizamiento.
Efectivos en deslizamientos nomuy grandes especialmente en losrotacionales actuando comocontrapeso.
Se requiere una cimentacincompetente para colocar elrelleno.
Muros decontencinconvencionales , detierra armada etc.
tiles para estabilizar masasrelativamente pequeas.
Se requiere una buena calidad decimentacin. Son poco efectivosen taludes de gran altura.
Pilotes Son efectivos en movimientospoco profundos, en los cualesexiste suelo debajo de lasuperficie de falla que seacompetente para permitir elhincado y soporte de los pilotes.
No son efectivos endeslizamientos profundos ocuando aparece roca o suelo muyduro debajo de la superficie defalla. Poco efectivos endeslizamientos rotacionales.
Anclajes o pernos Efectivos en roca, especialmentecuando es estratificada.
Se requieren equipos especialesy son usualmente costosos.
Pantallas ancladas tiles como estructuras decontencin de masas de tamaopequeo a mediano.
Existen algunas incertidumbressobre su efectividad en algunoscasos, especialmente, cuando hayaguas subterrneas y songeneralmente costosas.
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
17SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
48/144
33
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Mejoramiento del suelo
Mtodos que aumenten la resistencia del suelo. Incluyen procesos fsicos y qumicos que
aumentan la cohesin y/o la friccin de la mezcla suelo-producto estabilizante o del suelo
modificado.18
Los mtodos del cuadro 10, tienden al control de taludes cercanos a las vas, en cascosurbanos donde las reas sean muy grandes pueden ser costosos, insuficientes e inadecuadoscomo es el caso de las explosiones que de aplicarse en zonas pobladas sin un controlriguroso generaran riesgos mayores al que se desea evadir.
Cuadro 10. Mtodos para mejorar la resistencia del suelo
Mtodo Ventajas DesventajasInyecciones o usode qumicos.
Endurecen el suelo y puedencementar la superficie de falla.
La disminucin depermeabilidad puede ser unefecto negativo.
Magmaficacin Convierte el suelo en roca utilizandorayos especiales desarrollados por laindustria espacial.
Su utilizacin en la actualidades solamente para usoexperimental.
Congelacin. Endurece el suelo al congelarlo. Efectos no permanentes.Electro-osmosis. Reducen el contenido de agua. Utilizacin para estabilizacin
no permanente.Explosivos. Fragmenta la superficie de falla. Su efecto es limitado y puede
tener efectos negativos.Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
Las obras pueden ser definitivas o pueden ser temporales de acuerdo al mtodo utilizado.
Generalmente en la estabilizacin de deslizamientos se emplean sistemas combinados que
incluyen dos o ms tipos de control de los indicados anteriormente; en todos los casos debe
hacerse un anlisis de estabilidad del talud ya estabilizado y se debe llevar un seguimiento
del proceso durante la construccin y algunos aos despus.
18SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
49/144
34
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
4.3.4.3. Escogencia del factor de seguridad
Otra decisin que afronta el Ingeniero es la seleccin sobre el factor de seguridad a emplear
al momento de realizar la evaluacin preliminar y posterior a las obras. Una idea general delos factores a emplear permite recomendar los siguientes factores de seguridad mnimos:
Cuadro 11. Criterios para seleccionar un factor de seguridad para diseo de taludes.
Caso Factor deSeguridad
Si puede ocurrir la prdida de vidas humanas al fallar el talud 1.7Si la falla puede producir la prdida de ms del 30% de la inversin de laobra especfica o prdidas consideradas importantes.
1.5
Si se pueden producir prdidas econmicas no muy importantes. 1.3Si la falla del talud no causa daos. 1.2
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
Aunque en la actualidad gracias a los softwares de anlisis es posible simular el efecto de
las obras sobre el terreno, lo que permite la verificacin o validacin del efecto de las obras
sobre la estabilidad del talud.
4.3.5. Mtodos para estabilizar taludes
En el captulo pasado se tocaron algunos apartes sobre la estabilizacin de taludes, pero los
mismos estaban principalmente enfocados a la solucin o mitigacin del riesgo en taludes
aledaos a vas, especialmente del tipo rural, por lo tanto en este captulo se retoma la
temtica pero desde un punto de vista ms general, esto permite de igual forma tener una
amplia visin de la factibilidad de las actividades a seleccionar dependiendo de las
necesidades especficas del proyecto.
La metodologa es la misma en todos los casos, tan pronto se comprueba que hay un riesgo
de inestabilidad en un determinado talud, se debe buscar la mejor solucin y considerar
aspectos de costo, naturaleza de las obras afectadas (tanto en la cresta como al pie del
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
50/144
35
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
talud), tiempo estimado en el que se puede presentar el problema, disponibilidad de los
materiales de construccin, etc.19
Existen tres grandes grupos de soluciones para lograr la estabilidad de un talud:
Aumentar la resistencia del suelo: son las soluciones que aplican drenaje en el suelo
para bajar el nivel fretico o la inyeccin de substancias que aumenten la resistencia del
suelo, tales como el cemento u otro conglomerante
Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud: soluciones tales como el cambio de la
geometra del talud mediante el corte parcial o total de ste a un ngulo menor o la
remocin de la cresta para reducir su altura.
Aumentar los esfuerzos de confinamiento (3) del talud: se puede lograr laestabilizacin de un talud mediante obras, como los muros de gravedad, las pantallas
atirantadas o las bermas hechas del mismo suelo.20
4.3.5.1. Cambio de la geometraEl cambio de la geometra de un determinado talud puede realizarse (figura 6) mediante
soluciones tales como la disminucin de la pendiente a un ngulo menor, la reduccin de laaltura (especialmente en suelos con comportamiento cohesivo) y la colocacin de material
en la base o pie del talud (construccin de una berma); en esta ltima solucin es comn
usar material de las partes superiores del talud.
19SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.20SUREZ DAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS.Bucaramanga, Colombia. 1998.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
51/144
36
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Figura 6. Mtodos para estabilizar un talud: (a) drenaje; (b) cambio de la geometra (Hunt1984)
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
La consecuencia directa de realizar un cambio favorable en la geometra de un talud es
disminuir los esfuerzos que causan la inestabilidad y, en el caso de la implantacin de una
berma, el aumento de la fuerza resistente. Es importante destacar que la construccin de
una berma al pie de un talud debe tomar en cuenta la posibilidad de causar inestabilidad en
los taludes que se encuentren debajo, adems, se deben tomar las previsiones para drenar el
agua que pueda almacenarse dentro de la berma, ya que es probable que pueda haber un
aumento de la presin de los poros en los sectores inferiores de la superficie de falla, lo que
acrecienta la inestabilidad.
4.3.5.2. Drenaje
La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayora de las
pendientes de suelo o de roca con mediano a alto grado de meteorizacin. Por lo tanto, sehan establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos. A continuacin se
exponen los tipos de drenaje ms usados para estabilizar taludes.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
52/144
37
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Drenajes subhorizontales:son mtodos efectivos para mejorar la estabilidad de taludes
inestables o fallados. Consiste en tubos de 5 cm o ms de dimetro, perforados y
cubiertos por un filtro que impide su taponamiento por arrastre de finos. Se instalan con
una pequea pendiente hacia el pie del talud, penetran la zona fretica y permiten elflujo por gravedad del agua almacenada por encima de la superficie de falla. El
espaciamiento de estos drenajes depende del material que se est tratando de drenar y
puede variar desde tres a ocho metros en el caso de arcillas y limos, hasta ms de 15
metros en los casos de arenas ms permeables.
Drenajes verticales:se utilizan cuando existe un estrato impermeable que contiene agua
emperchada por encima de un material ms permeable con drenaje libre y con una
presin hidrosttica menor. Los drenajes se instalan de manera que atraviesen
completamente el estrato impermeable y conduzcan el agua mediante gravedad, por
dentro de ellos, hasta el estrato ms permeable, lo que aliviar el exceso de presin de
los poros a travs de su estructura.
Drenajes transversales o interceptores: se colocan en la superficie del talud para
proporcionar una salida al agua que pueda infiltrarse en la estructura del talud o que
pueda producir erosin en sus diferentes niveles. Las zonas en las que es comn ubicar
estos drenajes son la cresta del talud para evitar el paso hacia su estructura (grietas de
tensin), el pie del talud para recolectar aguas provenientes de otros drenajes y a
diferentes alturas del mismo
Drenajes de contrafuerte:consiste en la apertura de zanjas verticales de 30 a 60 cm de
ancho en la direccin de la pendiente del talud para rellenarlas con material granular
altamente permeable y con un alto ngulo de friccin (> 35). La profundidad alcanzada
deber ser mayor que la profundidad a la que se encuentra la superficie de falla para
lograr el aumento de la resistencia del suelo no solo debido al aumento de los esfuerzos
efectivos gracias al drenaje del agua que los reduca, sino tambin al aumento delmaterial de alta resistencia incluido dentro de las zanjas.
Esta solucin puede ser til y de bajo costo en el caso de taludes hechos con materiales de
baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgnica en
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
53/144
38
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
descomposicin que tengan entre tres y ocho metros de altura y superficies de falla que no
pasen de los cuatro metros.
4.3.5.3. Soluciones estructurales
Este tipo de soluciones generalmente se usa cuando hay limitaciones de espacio o cuando
resulta imposible contener un deslizamiento con los mtodos discutidos anteriormente. El
objetivo principal de las estructuras de retencin es incrementar las fuerzas resistentes de
forma activa (peso propio de la estructura, inclusin de tirantes, etc.) y de forma pasiva al
oponer resistencia ante el movimiento de la masa de suelo.
Entre las soluciones estructurales ms usadas se encuentran las siguientes:
Muros de gravedad y en cantilver:la estabilidad de un muro de gravedad (figura 7 a y
b) se debe a su peso propio y a la resistencia pasiva que se genera en la parte frontal del
mismo. Las soluciones de este tipo son antieconmicas porque el material de
construccin se usa solamente por su peso muerto, en cambio los muros en cantilver
(figura 6 c), hechos de concreto armado, son ms econmicos porque son del mismo
material del relleno, el que aporta la mayor parte del peso muerto requerido.
Figura 7. Muro de gravedad, de semigravedad y cantilver
Fuente: Surez Daz, Jaime, 1998
Se debe tener en cuenta que al poner una estructura con un material de muy baja
permeabilidad, como el concreto, al frente de un talud de suelo que almacene agua en su
(a) (b) (c)
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
54/144
39
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
estructura, es muy probable que aumente la presin hidrosttica en la parte posterior del
muro. Para evitar este problema se debe colocar drenajes subhorizontales a diferentes
alturas del muro con el objetivo de disipar el exceso de presin. Un tipo de muro de
gravedad que ayuda en este aspecto, es el muro de gavin como el que muestra en la figura8, que al no tener ningn agente cohesionante ms que la malla que une los gaviones,
permite el paso de agua a travs de los mismos. Estos muros adems de ser
comparativamente econmicos, tienen la ventaja de tolerar grandes deformaciones sin
perder resistencia.
Figura 8. Muros de gavin
Fuente: OPS, 1997
Diversas clasificaciones de los muros de contencin han sido planteadas histricamente.
Desde un punto de vista funcional, los muros de contencin se pueden dividir en tres tipos
(Figura 9) fundamentales: de sostenimiento, de contencin y de revestimiento21.
21 JIMENEZ SALAS, J. et al. (1981). Geotecnia y cimientos II. (2 Edicin). Madrid: Ed. Rueda .
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
55/144
40
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Figura 9. Tipologas de muros segn su funcionalidad: (a) de sostenimiento; (b) de
contencin; (c) de revestimiento.
Fuente: Tomada de Jimnez Salas et al, 1981. Geotecnia y Cimientos II
Los primeros son aquellos que se construyen separados del terreno natural, y que
posteriormente se rellenan con tierras en su trasds. Los muros de contencin son los
construidos directamente contra un talud en terreno natural, sin relleno en su trasds.
Finalmente, los muros de revestimiento son diseados para recubrir y proteger un talud de
la erosin, arrastre o meteorizacin, siendo elementos de delgado espesor adosados a un
terreno natural en pendiente (en general son los menos empleados).
Pantallas: consisten de una malla metlica sobre la cual se proyecta concreto
(shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es comn atirantar esta corteza de
concreto armado mediante anclajes que atraviesan completamente la superficie de falla
para posteriormente ser tensados y ejercer un empuje activo en direccin opuesta al
movimiento de la masa de suelo. La figura 10 muestra el corte tpico de una pantalla
atirantada.
-
8/12/2019 Plan de Manejo San Francisco (Trabajo de Grado_Adrian)
56/144
41
Plan de Manejo Integral para la M it igacin del Riesgo Geolgico
que afecta al sector Las Lomas del bar r io San F rancisco de la
ciudad de Carta ena.
Figura 10. Seccin transversal y frontal de una pantalla
Fuente: OPS, 1997
Pilotes: Los pilotes hincados han sido utilizados en ocasiones para la estabilizacin de
deslizamientos activos. Este mtodo slo es apropiado para deslizamientos poco
top related