librodeslizamientosti_cap11

Captulo 11

Investigacin de Deslizamientos

Figura 11.1 Diagrama de flujo de la adquisicin de datos en la investigacin y mapeo de deslizamientos.

La investigacin de una ladera, talud o deslizamiento consiste en obtener toda la informacin posible sobre las caractersticas topogrficas, geolgicas, geotcnicas y ambientales que permitan realizar un diagnstico de los problemas lo ms preciso posible y un diseo efectivo de su solucin o remediacin. Para el propsito de la investigacin es necesario conocer cules son los parmetros bsicos que afectan la estabilidad del talud o ladera y caracterizarlos plenamente (Figura 11.1).

Se requiere examinar en particular tres aspectos para evaluar la estabilidad de los taludes en trminos de ingeniera: el primer elemento consiste en definir en tres dimensiones las caractersticas de la masa inestable con referencia particular a las superficies de cortante y los planos falla.

Como segundo elemento deben analizarse las propiedades y caractersticas de los materiales y de los elementos activadores tales como el rgimen hidrogeolgico y los eventos ssmicos.

ProyectoTrabajo decampo y

laboratorioGeoreferenciacin Mapeo

FotosTerrestres

Subsuperficie Superficie/Atmosfera

Mapastopogrficos

Topografa

GPS

Clima

Precipitacin

Temperatura

Vientos

Agua subterrnea

Movimientodel agua

Mecnicade suelos

Resistenciaal cortante

Conductividad

MinerologaEstratigrafa

GPR(Radar)

Geoelctrica

Sismologatectnica

Vegetacin

Geologasuperficial

GeofsicaSondeos

Fotos Areas

Sensoresremotos

Mapasgeolgicos

Toma de muestras

Ensayo SPT yotros en campo

Apiquesabiertos

Sondeosa rotacin

Ssmica

Mapas desuelos

GeotecnologiaText BoxDESLIZAMIENTOS: ANALISIS GEOTECNICOJAIME SUAREZwww.erosion.com.co

440 DESLIZAMIENTOS - ANLISIS GEOTCNICO

Finalmente, es de gran importancia detectar los movimientos de, o dentro de la masa inestable y monitorearlos (Figura 11.2). La magnitud y profundidad de las investigaciones depende del tamao y complejidad del talud o del deslizamiento a estudiar. Para un deslizamiento pequeo donde las causas del movimiento son muy evidentes o para un talud sencillo de poca altura sin problemas importantes, se puede realizar una inspeccin de campo con un informe relativamente corto.

De otro modo, para los deslizamientos de gran magnitud o geolgicamente muy complejos, la investigacin puede incluir gran cantidad de perforaciones, instrumentacin y anlisis por un grupo interdisciplinario de profesionales.

La misin del Ingeniero, Gelogo o Geotecnista es proveer la solucin ms apropiada a los problemas detectados, con base en los beneficios tcnicos, costos, constructividad, limitaciones ambientales, derechos de propiedad y seguridad pblica (Cornforth 2005).

ORGANIZACIN DEL ESTUDIO Para determinar las causas y mecanismos de falla y poder cuantificar los parmetros que afectan la estabilidad de un talud, diagnosticar y disear las obras de estabilizacin, se recomienda realizar un estudio que incluye las siguientes etapas:

Figura 11.2 Detalles a analizar en un deslizamiento.

Reconocimiento e identificacin del sitio.

Anlisis de la informacin existente.

Estudio de las caractersticas superficiales del sitio que permitan la caracterizacin topogrfica y geotcnica.

Investigacin de campo que incluya sondeos, toma de muestras y ensayos in situ para cuantificar los parmetros del suelo.

Investigacin de laboratorio.

Elaboracin del modelo conceptual de los mecanismos de las fallas actuales o potenciales.

Modelacin matemtica utilizando software.

Instrumentacin y monitoreo.

Elaboracin del plan de manejo y diseo de obras de remediacin.

La Sociedad de deslizamientos del Japn (1996), propuso un diagrama de flujo el cual se presenta en la Figura 11.3

Zona d

e acum

ulacin

Zona d

e hund

imiento Corona

Costa

doder

echo

Escarpe

Escarpe

PieCuer

po princip

al

Superficie

de falla

Materi

aldes

plazad

o

Grieta

s radial

es

Grietas

transve

rsales

PuntaSupe

rficiede

separaci

n

xPatrones de drenajexMarcas de erosinxGrietas transversales y radialesxEscarpesxCambios en la cobertura de la vegetacin

Nivelfretic

oPerm

eable

impermea

ble

Roca

Hundimientos

Levantamientos

xInclinacin de los rbolesxZonas de Humedad

xEmpozamientosxGradas

xAfloramientos de agua

xCambios topogrficosxEstructuras rotasxCrcavas

441INVESTIGACIN DE DESLIZAMIENTOS

Figura 11.3 Diagrama de flujo para la investigacin y anlisis de deslizamientos (Modificado de Japan Landslide Society, 1996).

subterrneasAguas

geotcnicaInvestigacin

Analisis delmecanismo de

falla

modelo de estabilidad(equilibrio limite)

Anlisis del

Evaluacinde talud.

Examen delfactor deseguridad

Modelo de anlisisAnlisis numrico

detallado dela estabilidad

Diseo de obrasde mitigacin

Construccin Localizacinen campo

Problema

Trabajoterminado

SI

NO

OKNO

Recoleccin yrevisin

informacinexistente

TopografaReconocimiento

de campo

Investigacin preliminar

Elaboracin de un plandetallado deinvestigacin

Investigacindeformaciones

horizontales

Estructurasgeolgicas

Superficie defalla


Figura 11.4 Herramientas para el anlisis de amenazas a deslizamiento (Van Westen, 2004).

Para realizar eficientemente el trabajo de investigacin, se requiere el concurso de un grupo interdisciplinario integrado por Ingenieros Geotecnistas, Gelogos, Hidrlogos, Forestales, Topgrafos, Laboratoristas o Geotecnlogos y otros especialistas, quienes deben conformar un equipo de trabajo, en el cual es muy importante efectuar los anlisis con una mente muy amplia, sin caer en dogmatismos o en conclusiones simplistas.

El anlisis y la evaluacin de un deslizamiento, generalmente requiere de la experiencia del profesional encargado; sin embargo, la experiencia puede ser mala consejera, porque lo que ocurri en un sitio no es necesariamente lo que est ocurriendo en otro sitio, as los factores exteriores lo sugieran.

La tecnologa de la estabilidad de taludes ha tenido un gran desarrollo en los ltimos aos y existen una gran cantidad de herramientas para la recoleccin de datos, ensayos de laboratorio, as como programas de software para el modelamiento (Figura 11.4).

El trabajo de campo es el ms costoso y el que mejor informacin puede proveer para un anlisis detallado, conjuntamente con el del laboratorio. En contraste, el anlisis de la informacin y modelacin matemtica o numrica es ms econmica. El anterior problema ha conducido con mucha frecuencia a que se realicen evaluaciones numricas muy precisas utilizando informacin de muy baja calidad o inexistente (Janb, 1996).

Recoleccin de datos

Datos satelitales:- ptico, NIR, TIR, Radar- baja / alta resolucin- Frecuencia

Datos satelitales:- Fotografa area- Lidar- Hiperespectral

Interpretacin de imgenes:- Clasificacin de imgenes- Interpretacin visual de la imagen- Interpretacin estereo digital de la imagen

Datos existentes:- Geologa, uso de la tierra etc.

Recoleccin de datosen campo:- Mapeo digital del campo- Muestreo, pruebas- Encuestas de campo

Pruebas de laboratorio:- Propiedades del suelo- Propiedades de la roca

Datos en tiempo real:- Precipitacin- Nivel fretico- Terremotos

Generacin de bases de datos

Modelo digital de elevacin(DEM):- Digitalizacin de contornos de lneas- Fotogrametra- Aster, Lidar, SRTM,etc

Generacin de capasespaciales SIG:

- Digitalizacin, exploracin, importacin- Formatos

Generacin de atributos dedatos:- Diseo de la base de datos-Dar formato- Enlace espacial de datos de atributo

Generacin de metadatos:

Verificacin de datos:-Exactitud espacial- Datos completos

Actualizaciones:

bases de datos

Base de datos deldeslizamiento:- localizacin, edad, tipo profundidad, volumen, causas,- Multi- temporal

Factores de amenaza:- Factores topogrficos, ( MDE, curvatura..)

- Estratificacin sub-superficial- Agua sub-superficial

Elementos en riesgo:- edificaciones en construccin-Distribucin demogrfica-Instalaciones crticas,etc

Factores de activacin:- Lluvia-Nivel fretico-sismos

- Propiedades de los materiales

Modelamiento

Amenaza deiniciacin deldeslizamiento:- Heurstico

- Determinstico

Amenaza deDeslizamiento:- Emprico- Analtico- Numrico

Vulnerabilidad:- fsica, social,econmica

Anlisis de riesgo:- Cualitativo-Cuantitativo

- Estadstico

- Probalstico

Escenariode riesgo

- Generacin de topologa

Manejo del riesgo:


En el caso del manejo de taludes, el planteamiento de una teora sin comprobacin puede conducir a errores de anlisis que conducen a la escogencia de soluciones equivocadas y en ocasiones, a provocar mayores problemas al que se pretende remediar.

Causas comunes de fracasos en la investigacinOsterberg (1973) sugiere que hay cinco razones generales para los fracasos en las investigaciones de procesos de deslizamiento:

El conocimiento general de los procesos geolgicos no se utiliz en la planificacin del programa de exploracin y en la evaluacin de la informacin recolectada.

El investigador tena una nocin preconcebida de lo que debera ser la evaluacin del sitio y no permiti considerar evidencias que contradecan la idea preconcebida.

Figura 11.5 Esquema de traslapo en latoma de fotografas areas.

No se utilizaron todas las herramientas disponibles para la investigacin del sitio, an en el caso de que eran simples y obvias.

El investigador no discuti apropiadamente los objetivos del programa de investigacin con todas las personas involucradas.

No se establecieron lneas abiertas y libres de comunicacin.

USO DE FOTOGRAFAS E IMGENES

Existe una gran cantidad de alternativas de fotografas, imgenes y sensores. Se pueden emplear fotografas o imgenes en varias escalas para obtener la informacin regional y local. En distintos pases existen entidades dedicadas a obtener estas fotografas y se pueden tener tomas de varias fechas, antes y despus de la ocurrencia de los deslizamientos estudiados.

Ejes paralelos

de lacmara

Traslapo de 60%


Se pueden obtener fotografas en blanco y negro, en colores, infrarrojas y una gama de tomas con sensores remotos, incluyendo imgenes de satlite y radar.

Se recomienda el uso de las fotografas en colores porque stas permiten identificar las diferencias de las condiciones del drenaje y humedad, y permiten identificar los diferentes materiales de roca y suelo. Igualmente, la delimitacin de terrenos susceptibles a deslizamientos es mucho ms precisa, en las fotografas a color.

Las fotografas en color infrarrojo son especialmente tiles para identificar las diferencias en la humedad del terreno. Adems de la informacin topogrfica y geomorfolgica, se pueden inferir la geologa (tipo de roca, discontinuidades estructurales, localizacin de coluviones) y detalles de la historia del sitio tales como rellenos, cortes o deslizamientos antiguos. Otra utilizacin de las fotografas areas e imgenes es la clasificacin del terreno en reas homogneas basados en la pendiente, material geolgico, erosin e inestabilidad.

Los sensores remotos permiten recoger la informacin por medio de equipos que no estn en contacto directo con el objeto de la investigacin. Los aparatos varan desde cmaras, radares, radimetros, que trabajan dentro del espectro electromagntico que va desde las ondas largas de radio hasta las cortas de los rayos gama y las ondas de radiacin csmica.

Utilidad de las Fotografas AreasCuando se interpretan correctamente las fotografas areas, constituyen una herramienta muy importante y til para obtener informacin sobre el suelo, la geologa y los movimientos del terreno (Figura 11.5). Entre las ventajas del uso de fotografas areas en la planeacin y anlisis de reas de deslizamientos, se encuentra las siguientes (Abramson y otros, 2002):

Permiten una vista area tridimensional del rea. Con el estereoscopio se puede observar en tres dimensiones.

Un mejor entendimiento del drenaje. En las fotografas se puede observar mejor el drenaje y otros elementos naturales que son difciles de reconocer adecuadamente en el terreno.

Se localizan fcilmente los canales del drenaje de escorrenta.

Se identifican las diferencias de formacin geolgica.

Se pueden delimitar deslizamientos antiguos y recientes. La cantidad de movimiento puede analizarse por los desplazamientos de las carreteras y otros elementos fcilmente identificados.

Se puede observar el terreno por encima de la vegetacin.

Limitaciones del uso de fotografas areasA pesar de sus ventajas, las fotografas areas tienen algunas limitaciones entre las cuales se incluyen:

La interpretacin depende de la experiencia del interpretador. Un profesional sin experiencia, puede cometer muchos errores.

La escala. La mayora de fotografas areas se encuentran en escalas 1:15.000 a 1:40.000 y para identificar los deslizamientos, se requieren escalas mejores a 1:10.000. No es comn encontrar fotografas tomadas en escala de detalle.

Los deslizamientos son difciles de identificar en las zonas urbanas. Las construcciones no permiten ver los detalles de los movimientos.

El terreno no puede verse a travs de las zonas densas de rboles; por lo tanto, la identificacin de anlisis de deslizamientos en zonas con vegetacin, es muy poco precisa. Este problema puede resolverse utilizando imgenes de radar.

La informacin de las fotografas requiere de validacin en el campo. Es muy comn que el control de campo sea limitado y esto puede conducir a una gran cantidad de errores.

La escalaSe estiman precisiones de ms del 95% en la identificacin de deslizamientos en los mapas a escala 1: 5.000 o mejor (Tabla 11.1). La escala es muy importante y la mayora de las fotografas antiguas se encuentran en escalas tales que no


permiten la identificacin precisa de deslizamientos. Sin embargo, a pesar de las limitaciones de escala, el anlisis de fotografas tomadas 5, 10 o 50 aos antes, puede ofrecer informacin muy importante para el diagnstico de los problemas actuales al compararlas con fotografas ms recientes.

Interpretacin de Fotografas AreasPara el anlisis de las fotografas areas se pueden seguir los siguientes lineamientos:

Expresin topogrficaSe debe estudiar la topografa en s, las formas del terreno y los cambios de relieve. De este anlisis se pueden separar los varios tipos de forma del terreno y se obtienen algunas claves tales como la naturaleza y estabilidad de los materiales que conforman una determinada topografa.

La claridad de la informacin depende de la hora de toma de las fotografas y en ocasiones se obtienen fotografas que hacen muy visibles los escarpes y discontinuidades topogrficas.

Tabla 11.1 Escala de fotografas areas para diferentes niveles de estudio.

Escala Utilizacin

1:40.000 a 1:25.000

Utilizadas para conocer la geologa general regional del terreno y cambios topogrficos globales.

1:25.000 a 1:10.000

Permiten entender los cambios topogrficos, la localizacin de deslizamientos y los efectos locales.

Mejor a 1:10.000

Se puede determinar la topografa de los deslizamientos y las caractersticas de los movimientos.

Sistema de drenaje y erosinLa densidad y el sistema de los canales de drenaje natural reflejan la naturaleza del suelo y la roca que conforman la superficie del terreno. Por ejemplo, si los sistemas de drenaje presentan canales muy cercanos el uno al otro, indican que el suelo es relativamente impermeable y si estn muy separados, que el suelo es permeable.

En general, un drenaje en forma de rbol indica un material uniforme y zonas planas y un sistema de drenaje paralelo indica la presencia de discontinuidades y pendientes fuertes. Los sistemas rectangulares son evidencia del control por parte de la roca subyacente y un sistema desordenado indica la presencia de coluviones y residuos superficiales.

Un sistema de hoja de rbol es comn en zonas de erosin muy severa por la presencia de limos y suelos erosionables. Las formas de la seccin de los canales de drenaje o erosin tambin son muy tiles para detectar el tipo de material; un canal redondeado indica la presencia de arcillas, un canal en U indica limos y uno en V muestra la existencia de arenas y gravas.

Tonalidad del sueloLos tonos grises son indicativos de la humedad del suelo. Un tono oscuro indica gran humedad y otro claro indica poco contenido de agua (Fotografa 11.1).

Fotografa 11.1 Foto area de zona de deslizamiento.


En las fotografas areas se pueden identificar zonas de concentracin de infiltracin o afloramiento de agua por su coloracin ms oscura, debida a la vegetacin verde y espesa, y a la capacidad reflectiva del suelo hmedo.

Reconocimiento de reas inestables y deslizamientosA continuacin se indican algunas guas tiles para el reconocimiento de reas inestables (Abramson y otros, 2002):

Escarpes y afloramientos de roca. Los escarpes se reconocen por su pendiente y por la falta de vegetacin. La roca sin vegetacin aparece en las fotografas con un tono claro.

Los afloramientos de roca tienen una apariencia de topografa rugosa. Debe tenerse en cuenta que en ocasiones la vegetacin es muy alta y no permite ver los bloques de roca.

Taludes cubiertos con bloques de roca o suelo suelto. Las zonas de bloques de roca se reconocen como manchas moteadas de colores claro o gris.

Coluviones. Los coluviones se identifican por la textura ms suave que el terreno montaoso alrededor y es comn que presenten manchas moteadas de bloque de roca.

Abanicos aluviales. Los abanicos aluviales se reconocen por la forma de abanico y tienden a estar situados en el fondo de reas donde la pendiente del talud cambia lateralmente en forma brusca.

Profundizacin del relieve por ros, corrientes de agua o crcavas. Las incisiones profundas en corrientes de agua son generalmente elementos que afectan la susceptibilidad a los deslizamientos y estas pueden identificarse por los tonos claros en la cabeza de las corrientes donde la roca expuesta puede observarse.

Zonas de humedad. Las zonas de humedad se identifican por cambios repentinos a tonos ms oscuros y por cambios fuertes en la tonalidad de la vegetacin. Como se indic anteriormente los tonos oscuros son tpicos de zonas de humedad.

Cados de roca. Las reas de cados de roca se pueden identificar por el color claro de los afloramientos rocosos en la parte alta de los escarpes y las manchas moteadas de los bloques de roca en la base de los escarpes.

Deslizamientos planares. Estos deslizamientos se pueden identificar por su planta lineal y su topografa suave sin cambios bruscos.

Deslizamientos de rotacin. Se identifican por el escarpe arriba de la cabeza del deslizamiento y la superficie de movimiento con manchas moteadas.

Flujos. Los flujos tienen una configuracin en planta similar a los deslizamientos de traslacin, pero adicionalmente se observa la acumulacin de material o la formacin de un abanico al final del movimiento.

Reptacin. Estos movimientos se identifican principalmente por la inclinacin de rboles, postes y cercas. La textura es suavemente rugosa y se observan desplazamientos en las lneas de las cercas y otros elementos lineales.

Crcavas. Las crcavas son generalmente cortas y con forma de flecha en colores claros donde el suelo o roca ha sido expuesto.

La Fotogrametra DigitalLa fotogrametra digital aplica los mismos principios y mtodos de la fotogrametra analgica tradicional para obtener informacin confiable sobre las caractersticas del terreno y del ambiente (Chandler, 1999).

Los productos de grabado, medida e interpretacin de las imgenes digitales y los patrones de la energa electromagntica de resplandor del terreno y otros fenmenos, son presentados como coordenadas de punto, mapas numricos y grficos e imgenes rectificadas.

El proceso de las imgenes se realiza colocando formas y colores predeterminados en las zonas correspondientes de las imgenes (Kraus, 1993; Heipke, 1995). La reconstruccin tridimensional se obtiene aplicando proceso de imgenes digitales y reconocimiento de patrones.


Un programa de computador elabora un modelo digital de elevacin (DEM) de las fotografas digitales utilizando algoritmos basados en tcnicas de ajuste de imgenes y de espacio de objetos (Rottensteiner, 1996).

La precisin de las coordenadas en tres dimensiones del mapa digital de elevacin, depende de la escala y la resolucin de la imagen o fotografa. Igualmente afecta la presencia de sombras, la morfologa de la superficie y la capacidad de correlacin de los algoritmos.

El operador del programa puede introducir correcciones al modelo comparando los modelos digitales de elevacin generados automticamente con el anlisis directo de las imgenes digitales.

Este proceso es relativamente complejo y demorado, debido a la presencia de discontinuidades e irregularidades en la superficie del relieve en zonas afectadas por deslizamientos. Con buenas fotografas se pueden obtener mapas digitales de elevacin con precisin hasta de 10 centmetros (Achilli y otros, 1997; Baldi y otros, 2000).

Imgenes InfrarrojasUn tipo de fotografas areas utiliza pelculas infrarrojas que colorean la humedad con tintes rojos. Las imgenes infrarrojas pueden utilizarse para detectar niveles altos de aguas freticas y corrientes de agua. Esta tcnica se utiliza ocasionalmente para estudios de deslizamientos.

El GPSEl GPS (Global Positioning Systems) es una herramienta muy til para el anlisis de deslizamientos y se ha convertido en un elemento obligatorio en todos los estudios de campo. Con el GPS se pueden determinar los bordes o permetros de un rea de deslizamiento y adicionalmente detectar movimientos de la masa deslizada.

El GPS es afectado en su posicin por el nmero de satlites observables presentes y las obstrucciones del punto de observacin, especialmente por la vegetacin. El sistema de GPS fijo para monitorear deslizamientos con transmisin satelital es muy utilizado especialmente en los pases desarrollados.

Imgenes de SatliteEn ocasiones se ha intentado la identificacin de deslizamientos utilizando imgenes de satlite de alta resolucin (10 metros), pero se ha dificultado el anlisis de deslizamientos de tamaos menores a 250 metros y solo ha sido posible realizar cierto tipo de anlisis en deslizamientos de gran tamao (ms de 500 metros). Sin embargo, en reas donde no se tengan fotografas areas, las imgenes de satlite pueden ser de cierta utilidad.

Tabla 11.2 Relacin entre la resolucin espacial y el tamao de un deslizamiento que se puede detectar, con imgenes pticas de baja resolucin. (Mantovani y otros, 1996).

Fotografa 11.2 Imagen de IKONOS de flujo en la costa de Venezuela, en 1999.

Detalle Landsat MSSLandsat

TMSPOT

XSSPOT PAN

Tamao de celda

80 30 20 10

Contraste Alto 800 300 200 100

Contraste Bajo

3200 1200 800 400


La interpretacin visual es muy subjetiva y puede resultar en errores significativos y un alto grado de incertidumbre cuando se utilizan imgenes para el mapeo y anlisis de deslizamientos. Las imgenes pticas de baja resolucin son tiles para interpretacin pero no para mapeo. Las imgenes pticas de baja resolucin utilizadas para la interpretacin de deslizamientos son las SPOT, LANDSAT, ASTER, IRS-ID, RESOURCESAT, LISS IV Mono.

Varios investigadores han intentado utilizar estas imgenes (Landsat y Spot) para detectar deslizamientos, pero no fueron capaces de mapear deslizamientos individuales (Scanvic y otros, 1990, Vargas 1992); sin embargo, s fue posible mapear diferencias de humedad, litologa y vegetacin. La dificultad de mapeo es funcin de la resolucin espacial y el contraste (Tabla 11.2).

Las imgenes de alta resolucin por el contrario son muy tiles para mapeo de deslizamientos. Entre las imgenes de alta resolucin se encuentran Quickbird, IKONOS, CARTOSAT-1 y CARTOSAT-2 (Ouattara y otros, 2004) (Fotografa 11.2). Imgenes de RadarEl radar opera enviando un pulso electromagntico hacia el espacio, el cual encuentra un objeto y es direccionado nuevamente a la antena que lo gener. Las imgenes de radar satelitales generalmente son de baja resolucin (RADRSAT, ERS, JERS, ENVISAT).

En el sistema SAR la onda electromagntica es transmitida desde el satlite y parte de la energa retorna nuevamente al satlite. La amplitud o intensidad de la imagen SAR es controlada principalmente por la pendiente del terreno, la rugosidad y las constantes dielctricas.

La fase es principalmente controlada por la distancia desde la antena hasta el objeto y parcialmente controlada por las demoras atmosfricas, as como la interaccin de la microonda con el terreno.

En el sistema InSAR se combina la informacin de la fase de dos o ms imgenes de radar de la misma rea y resolucin tomadas desde puntos similares a diferentes tiempos para producir un interferograma.

El interferograma permite detectar deformaciones del terreno para que sean procesadas en un modelo digital de elevacin. Este sistema InSAR se ha utilizado para analizar movimientos de deslizamientos de tierra y actividad volcnica. Igualmente se ha utilizado para medir deformaciones del terreno en regiones ssmicamente activas.

Las imgenes de radar desde avin o helicptero permiten resoluciones muy superiores a las imgenes satelitales y son muy tiles para la prospeccin de deslizamientos (Figura 11.6).

Tecnologa LiDAREl sistema Light Detection and Ranging o tecnologa LiDAR es tambin conocida como altimetra laser o escaneo laser (Gold, 2004). El sistema de mapeo LiDAR requiere de varios equipos que incluyen un telmetro de escaneo laser, un GPS diferencial y una unidad de medida de inercia.

El telmetro determina la distancia al objetivo y el recibidor de GPS, y la unidad de medida de inercia provee el posicionamiento real espacial de un avin o helicptero con relacin al objetivo. Con la combinacin de todas las mediciones se calcula la altitud.

Figura 11.6 Diferencias de geometra entre las imgenes SAR de satlite y de avin (Ouattara, 2004).

Satlite espacial

Areo-radar

Areo-radar 10 -100 km

satelite espacial 50 ->500 km


La tcnica LiDAR mide no solamente la altitud de la superficie del suelo, sino tambin las altitudes de edificios y rboles etc., en forma independiente en el grupo de datos. El sistema permite separar la informacin de los edificios y el follaje de los rboles para obtener un modelo digital de elevacin del terreno completamente desnudo. El LiDAR virtualmente ve a travs de la vegetacin y es capaz de generar un mapa topogrfico del terreno real, lo cual no es posible con la fotogrametra (Eeckhaut y otros, 2006).

Con esta tecnologa se pueden obtener modelos digitales de elevacin con precisin hasta de 10 centmetros de altitud. La tecnologa LiDAR utiliza sistemas de pulsacin de radar capaz de producir cuatro a quince mil pulsos por segundo. Las ondas de radar son capaces de penetrar a travs del follaje de los rboles, debido a que algunos de los numerosos pulsos de radar evaden las obstrucciones y alcanzan al terreno. Estos sensores remotos permiten identificar las geoformas relacionadas con deslizamientos como son las depresiones cncavas y los escarpes semi-verticales. El LiDAR se trabaja desde un avin a mil metros de altura y a una velocidad de 100 nudos, utiliza un sistema que es esencialmente un radar con pulsos de luz laser en las coordenadas x, y, z, que escanea la superficie del terreno (Figura 11.7).

Figura 11.7 Esquema de toma de imgenes LiDAR.

Fotografa 11.3 Ejemplo de imagen LiDAR.

Los objetos reflejan la luz de diversas formas, lo cual permite crear la imagen (Kavaya, 1999). Un GPS permite localizar en forma precisa las dimensiones y un programa de computador filtra la informacin que no se desea, como son por ejemplo las reflexiones de la cobertura de rboles, el resultado es un DEM del terreno desnudo.

GPSZ

YX

ROLL

YAW

IMUPITCH

GPS

ZY

X


Este DEM puede ser procesado en SIGs para obtener un mapa de contornos topogrficos o un mapa de relieve con sombras para permitir la interpretacin.

La interpretacin de inventario de deslizamientos utilizando LIDAR es mucho ms precisa que los mtodos tradicionales fotogramtricos (Falls y otros, 2006). LIDAR permite identificar con mayor precisin los deslizamientos profundos antiguos, coluviones y flujos (Fotografa 11.3), pero los sistemas de fotografas areas son mejores para identificar deslizamientos recientes porque se pueden observar las diferencias entre reas con cobertura vegetal y las reas desprovistas de vegetacin.

Igualmente la evidencia de desplazamientos en las vas y otros detalles no son visibles en las imgenes LIDAR. La principal fortaleza del LIDAR es la precisin que permite mapear deslizamientos pequeos (Drazba, 2007).

INVESTIGACIN BSICA, GEOLGICA Y GEOTCNICA

Planos TopogrficosGeneralmente, se requiere elaborar planos topogrficos diseados especficamente para el proyecto. Los sistemas de mapas topogrficos (Ortofotomapas), dibujados directamente sobre fotografas areas son de gran utilidad prctica.

En los planos topogrficos se pueden detectar los deslizamientos de acuerdo al procedimiento siguiente:

La presencia de escarpes (lnea de nivel muy cercanas) que cambian de direccin y la presencia de esquemas no simtricos de estas depresiones pueden corresponder a zonas de deslizamientos que han ocurrido o estn ocurriendo.

Lneas discontinuas o cambios de direccin brusca de vas, lneas de transmisin elctrica, de canales o cuerpos de agua pueden coincidir con deslizamientos activos.

En el plano topogrfico se pueden identificar, adems, los sitios de deslizamiento, canales de flujo o zonas de acumulacin (Figura 11.8).

Mapas GeolgicosLa informacin sobre la geologa del sitio es comn encontrarla en mapas geolgicos o artculos tcnicos de revistas de geologa o publicaciones de universidades. En la mayora de los pases existen entidades encargadas del levantamiento y publicacin de la informacin geolgica.

Aunque el mapa geolgico en s puede no especificar la presencia de deslizamientos o terrenos susceptibles a movimientos del talud, esta informacin puede inducirse por la relacin estrecha que existe entre la geologa y la inestabilidad de los taludes.

El anlisis de la geologa regional es el primer paso en el estudio de taludes. Generalmente, un caso de deslizamiento no se presenta solo sino que es un evento dentro de una serie de eventos que han ocurrido, estn ocurriendo y ocurrirn en la misma formacin geolgica y topogrfica.

Los geomorflogos pueden dividir reas regionales en unidades dentro de las cuales el origen y caracterizacin de los materiales son similares y los suelos son aproximadamente los

Figura 11.8 Identificacin de un deslizamiento en un plano topogrfico. (Rogers, 1989).


mismos, las formas del terreno son parecidas y el clima es idntico. Dentro de cada zona as definida, ocurren generalmente los mismos tipos de deslizamiento y los mecanismos de falla de los taludes son muy similares.

Con los mapas geolgicos se pueden obtener los parmetros geotcnicos bsicos y con los topogrficos se pueden conocer las pendientes, accidentes, presencia de cambios de pendiente, sistemas de drenaje y geomorfologa.

Es importante obtener planos en escalas diferentes para determinar los elementos regionales y locales que puedan afectar el comportamiento geotcnico de los suelos. Adicionalmente, se deben consultar los planos agrcolas, geomorfolgicos, de lluvias, isotrmicos, etc., que se encuentren disponibles.

Mapas Agrcolas y de SuelosLos estudios agrcolas presentan un concepto tridimensional sobre la extensin horizontal y el perfil vertical de cada unidad de suelo. Adicionalmente se encuentran ensayos de composicin qumica y pH que son de gran ayuda en la identificacin del tipo de suelo presente en el sitio. En algunos planos aparece la profundidad hasta la roca, distribucin, granulomtrica y ensayos especiales. Comnmente existen entidades gubernamentales encargadas de editar y vender este tipo de mapas y estudios de suelos para uso agrcola.

Inventarios de DeslizamientosEn algunos pases se han elaborado inventarios de deslizamientos en bases de datos con un gran volumen de informacin. Esta informacin es muy til cuando el deslizamiento a analizar ya se encuentra inventariado o aparece referenciado un deslizamiento cercano.

Generalmente, el inventario de deslizamientos incluye la localizacin, fecha de ocurrencia, geometra, material de los taludes, elementos activadores, informacin de lluvias (Abramson y otros, 2002).

Informacin SsmicaLa informacin ssmica es determinante para el anlisis de un deslizamiento. En la mayora de los pases se tienen bases de datos histricos de sismos.

La mayora de los sismos histricos importantes se tienen localizados y la informacin de magnitud y aceleraciones puede estar disponible. Generalmente la informacin se puede obtener de institutos sismolgicos o de geologa.

Anlisis de Estudios Anteriores del Sitio o la ZonaSe deben analizar los estudios geotcnicos realizados anteriormente en sitios cercanos, sondeos, ensayos, e informacin de deslizamientos anteriores. En reas urbanas se puede obtener informacin muy valiosa en las oficinas de planeacin de las municipalidades y en los centros de documentacin de las empresas de servicios pblicos. De sitios alejados de las zonas urbanas es posible que no exista informacin histrica alguna. INVESTIGACIN PRELIMINAR DEL SITIO La investigacin preliminar es tal vez la ms importante desde el punto de vista conceptual y tiene como objeto recolectar la informacin bsica general para entender los procesos que ocurren en el talud o el deslizamiento. Previamente a la visita de campo se debe realizar un anlisis general de la informacin existente y definir claramente el rea de inters.

Es importante obtener la siguiente informacin si se encuentra disponible (Cornforth, 2005):

Informe de investigaciones anteriores del sitio y sectores aledaos.

Planos topogrficos existentes.

Fotos areas.

Imgenes de Google-earth y otras disponibles en internet.

Mapas disponibles en internet.

Fotos histricas relevantes.

Mapas geolgicos regionales y/o locales.

Informacin de peridicos, videos, etc.


Visita de ReconocimientoLa visita es la parte ms importante del trabajo preliminar, especialmente si es posible visitar el deslizamiento a pocas horas de ocurrido e incluso si el deslizamiento ocurri hace varios meses. La visita ofrece una visin tridimensional y se puede obtener una cantidad muy grande de informacin.

Se obtiene el tipo o clasificacin de los movimientos, sistemas de agrietamiento, tipo de suelo, afloramientos de agua y al final de la visita con mucho sentido comn, se puede tener una visin global que puede equivaler a ms del 50% de la solucin del problema planteado.

Se recomienda examinar los patrones regionales y locales de la topografa para localizar elementos anormales tales como valles truncados, cambios bruscos de pendiente, vegetacin o estructura de la superficie del terreno. Los usos de la tierra, la irrigacin para agricultura y otros factores en sitios aledaos pueden tener influencia determinante.

Area a visitarEl rea a visitar debe incluir los taludes afectados o que se requiere analizar y las regiones adyacentes que pueden contribuir a las causas de los movimientos. Las reas estables pueden analizarse en forma rpida, pero las zonas inestables requieren de exmenes detallados.

Es una prctica comn que no se aproveche adecuadamente la visita preliminar y que los factores importantes no sean analizados (Cornforth, 2005). Algunos deslizamientos pueden originarse en un sitio y trasladarse distancias importantes ladera abajo y se requiere analizar no solamente las reas donde se producen, sino tambin las reas que pueden ser afectadas abajo del deslizamiento propiamente dicho.

Tiempo para una visita de reconocimientoEl grupo de ingenieros y gelogos debe gastar al menos dos o tres horas en un sitio de deslizamiento pequeo y al menos ocho horas en un deslizamiento de gran magnitud.

En general deben estar presentes como mnimo un ingeniero geotecnista y un gelogo. Dos personas pueden tomar mejor los datos de campo que una sola persona y se puede requerir el intercambio de conceptos directamente en el campo.

Actividades para la inspeccin preliminarEn la visita de inspeccin preliminar se deben realizar entre otras las siguientes actividades:

Elaboracin de un plano en planta del deslizamiento con la ayuda de un GPS.

Elaboracin de un perfil o seccin a lo largo del movimiento.

Identificacin de los elementos geolgicos, geotcnicos y ambientales relevantes.

Toma de fotografas desde diferentes puntos. De arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba, desde los lados y vistas generales desde sitios aledaos.

Caracterizacin de los movimientos y evidencias.

Cuantificacin de todos los parmetros topogrficos, geolgicos, geotcnicos etc., que sea posible medir en la visita.

Figura 11.9 Determinacin de la altura y pendiente de un talud desde una lnea base. (Cornforth, 2005).

Pendien

te bPen

diente

a

a)

P

X

H

b)

P

H

E D

X

H = X a b(a - b)

+ P

H = x tan D tan E (tan D tan E) + P

Pendientes a y b en %Ej: a = 0.3 (30 %)


Anlisis de vas de acceso para equipos de exploracin.

El gelogo debe mapear y tomar informacin de las exposiciones de roca, sistemas de drenaje de aguas superficiales, depsitos superficiales y estructura geolgica. El reconocimiento geolgico debe dedicarle gran atencin a detalles tales como agrietamientos de la superficie del terreno, depresiones, rboles inclinados y nacimientos de agua.

Investigar la propiedad de la tierra y la necesidad de permisos para los estudios detallados.

Despus de la visita se requiere re-estudiar la informacin geolgica y topogrfica inicial y realizar las modificaciones respectivas.

Lista de elementos importantes para la visita de reconocimientoCornforth (2005), recomienda tener disponibles los siguientes elementos:

Ropa adecuada incluyendo bolsillos mltiples, guantes, cachucha, etc.

Botas con buen agarre y a prueba de agua.

Libreta u hojas de papel, lpices y borradores.

Cinta mtrica.

GPS.

Machete.

Toallas para secar el equipo y las manos.

Clinmetro para medir ngulos y pendientes.

Brjula Brunton.

Nivel manual.

Binoculares.

Cmara digital con memoria suficiente.Martillo de geologa.

Figura 11.10 Mapeo con clinmetro de un escarpe de roca (Cornforth, 2005).

Bolsas para muestras.

Telfono celular o walkie-talkie.

Es importante que las secciones que se tomen del talud en la visita preliminar sean lo ms precisas posibles. Se recomienda la utilizacin de un clinmetro para determinar las pendientes y la localizacin de los elementos ms importantes, como se indica en las figuras 11.9 y 11.10.

Elaboracin de Planos PreliminaresSe recomienda establecer como gua un punto o lnea de base arcifnea como por ejemplo una carretera, un ro o una estructura por fuera de la zona del movimiento.

Una vez se ha localizado con GPS la lnea base, se debe proceder a identificar los lmites del deslizamiento y los elementos topogrficos y geolgicos importantes tales como grietas, afloramiento de roca, hundimientos, empozamientos, etc. Posteriormente en la oficina se debe elaborar el plano de detalle utilizando un programa de computador.

Camino

Zanja

Conglomerado

Arenisca

Arenisca


Observaciones a Realizar de un DeslizamientoLas condiciones de inestabilidad de un sitio no son necesariamente obvias en la investigacin de campo. En ocasiones hay evidencias claras de la inestabilidad, pero es comn que una amenaza de movimiento no sea detectada a simple vista.

Parkhurst (2000) propuso una metodologa para la identificacin de sitios inestables. Este procedimiento consiste en darle una calificacin a una serie de factores o indicadores de estabilidad, en forma similar a como se elaboran los mapas de amenaza a los deslizamientos y de acuerdo a la calificacin se investigan a detalle los sitios con ms alta calificacin de amenaza.

Se recomienda tener en cuenta la siguiente lista de observaciones (complementada de Cornforth, 2005; Abramson y otros, 2002) (Figuras 11.11 y 11.12 y tablas 11.3 y 11.4):

Escarpes: altura, pendientes, suelos y rocas expuestos.

Figura 11.11 Signos para reconocer un problema de deslizamiento.

Grietas: localizacin, longitud, desplazamientos verticales, anchos horizontales.

Pie del deslizamiento: describir el levantamiento y otras alteraciones.

Afloramientos de agua: localizacin y reas afectadas. Comnmente los nacimientos o afloramientos de agua pueden estar acompaados de deslizamientos del terreno.

Corrientes de agua: localizacin y caudales estimados.

Elementos antrpicos: vas, casas, torres de energa, zanjas, etc., indicando grietas, inclinacin y distorsin.

Afloramientos de roca o suelo: descripcin, dureza, y estructura.

Arboles: tipo de rbol, alturas, inclinacin debida al movimiento. La orientacin de los troncos de los rboles permiten determinar

DeslizamientoSecundario

RocaSuperficie

de falla

SuelosColuviales

Pavimentos agrietadoso hundidos

Cercas rotas odesplazadas

Suelolevantado

Lneas elctricasdesplazadas

Postesinclinados

ParedesagrietadasArboles inclinados

o desplazadosEmpozamientode agua

Grietas o escarpe


Figura 11.12 Sntomas de movimientos del talud (Federal Highway Administration, 1988).

Hundimiento delpavimento Abultamiento

Cuneta rota

Gradas o escarpes

Lneas elctricasquebradas

Tubo roto

Falla vieja

Falla reciente

Arbol recto pero inclinado

Arbol torcido

Nivel de agua

a) Hundimiento en la va b) Abultamiento del pavimentos y cunetas rotas

c) Hundimientos en el terrapln d) Gradas en la cara del talud

e) Inclinacin de postes de lneas de energa elctrica y rotura de tuberas de agua y gas

f) Inclinacin de los rboles g) Concentracin de vegetacin por concentracin de humedad

Humedad

Humedad


el tipo y actividad de los movimientos y la edad de los deslizamientos. Si los movimientos son recientes, los rboles se encuentran inclinados y semi-rectos. Si los movimientos son antiguos se puede observar curvatura en la forma del tronco hacia atrs.

Informacin de los testigos del movimiento sobre los eventos que ocurrieron.

Levantamientos, hundimientos o fisuras:Los deslizamientos generan levantamientos, escarpes y otras modificaciones en el relieve.

Arboles o cercas inclinadas: Generalmente los rboles se inclinan arriba del movimiento, aunque en ocasiones tambin se mueven hacia abajo.

Existencia de estructuras de contencin anteriores y su estado.

Grietas de tensin: Los movimientos del terreno generalmente producen grietas de tensin en el suelo. Las grietas paralelas a los taludes son indicativos de deslizamiento de rotacin. Es muy importante mapear los patrones de agrietamiento para identificar los movimientos.

Drenajes nuevos.

Crcavas de erosin: Las crcavas de erosin pueden estar relacionadas con deslizamientos de tierra.

Presencia de gradas: Las gradas continuas o discontinuas son sntomas de movimiento del terreno.

Presencia de subdrenes anteriores y su estado.

Evidencias de que se ha requerido mantenimiento excesivo.

Estructuras rotas: Las estructuras de concreto o metlicas se rompen por accin de los movimientos. Por ejemplo, se observan desplazamientos en los guardarrieles de las vas. Las caractersticas de las grietas permiten determinar el tipo de movimiento.

Desplazamientos en los postes de conduccin de energa.

Desplazamientos, asentamientos y agrietamientos de vas: Estos movimientos son muy claramente visibles, especialmente en vas pavimentadas. Los deslizamientos generalmente producen aberturas o grietas de tensin sobre el pavimento. Igualmente, se deben identificar los hundimientos de los terraplenes, los movimientos de materiales hacia la va y las grietas continuas en el pavimento y en los taludes.

Presencia de bloques de roca.

Remocin de vegetacin.

Sistema de drenaje irregular.

Afloramientos de agua.

Empozamientos. En deslizamientos recientes se pueden observar empozamientos de agua creados por el movimiento. Estos empozamientos generalmente tienen formas irregulares.

Presencia de vegetacin que requiere humedad.

Debe tenerse en cuenta que en muchas ocasiones la informacin que pareca irrelevante en el momento de la visita preliminar es realmente informacin muy importante para la toma de decisiones y la conceptualizacin del deslizamiento.

Todas las observaciones deben detallarse, describirse y si es posible deben identificarse mediante fotografas, para que la informacin pueda ser posteriormente analizada en la oficina. Se recomienda que se identifique no solamente la anomala en el terreno, sino las posibles causas asociadas.

Reconocimientos AreosLos sobrevuelos en helicptero o en aviones pequeos permiten una perspectiva global desde el aire que es muy valiosa para entender las relaciones entre los deslizamientos y los materiales de roca y suelo, geomorfologa, vegetacin, aguas superficiales, procesos de erosin, etc.


Tabla 11.3 Gua de campo para anlisis de detalles de deslizamientos (Rib y Liang, 1978).

Tipo de Movimiento Corona Escarpe Principal Costados Punta

Cado o inclinacin

Aparecen grietas detrs del escarpe.

Casi vertical activo y con desmoronamientos.

Con frecuencia son casi verticales.

Irregular.

Deslizamiento rotacional

Grietas numerosas, curvas y cncavas hacia el deslizamiento.

Fuerte pendiente a casi vertical, desnudo con estras en la superficie.

Grietas diagonales. Estras con componente vertical importante. Va disminuyendo de altura hacia la punta.

Levantamiento del terreno con rboles inclinados a varios ngulos. Materiales que se enrollan unos sobre otros.

Deslizamiento de traslacin

Grietas casi verticales, paralelas a las lneas de nivel.

Casi vertical en la parte superior y ligeramente inclinado en la parte baja.

Escarpes de baja altura con grietas verticales que divergen hacia abajo.

Material revuelto o traslapado.

Flujo seco No hay grietas.Con forma de embudo al ngulo de reposo.

Curva continua hacia el escarpe principal.

Lenguas que pueden traslapar los materiales.

Flujo hmedo o avalancha

Muy pocas grietas.

Forma de V y comnmente estriado.

Parte alta con fuerte pendiente e irregular y puede presentar diques de depositacin en las partes bajas.

Se esparce lateralmente en lbulos con un frente alto.

Flujo de tierraPuede tener algunas grietas.

Es cncavo hacia el deslizamiento y a veces casi circular.

Son curvos y tienen lados de pendiente fuerte.

Es esparcido y lobulado con material enrollado y con rboles inclinados y mezclados con el suelo.

Flujo de arena o limos

Tiene algunas grietas.

Es de pendiente fuerte y cncavo hacia el deslizamiento. En ocasiones en forma de botella.

Comnmente diverge en direccin del movimiento.

Es esparcido y lobulado.


Tabla 11.4 Detalles que indican actividad o inactividad de deslizamientos (Crozier, 1984).

Deslizamiento Activo Deslizamiento Inactivo

Escarpes terrazas y hundimientos con bordes puntiagudos.

Escarpes terrazas y hundimientos con bordes redondeados.

Grietas sin relleno. Grietas rellenas.

Movimientos de masa secundarios sobre las caras de los escarpes.

No hay movimientos de masas secundarios sobre las caras de los escarpes.

Superficies de ruptura frescas y con estras.No aparecen estras en la superficie de ruptura.

Bloques con superficies fracturadas frescas.Bloques con superficies fracturadas meteorizadas.

Sistema de drenaje irregular con empozamientos y depresiones.

Sistema de drenaje integrado al paisaje.

Diques de depositacin en el permetro del deslizamiento.

Sectores de dique erosionados.

Solo aparece vegetacin de rpido crecimiento sobre las reas de ruptura.

Aparece vegetacin de crecimiento lento sobre las reas de ruptura.

No aparece formacin de suelo nuevo sobre la superficie de ruptura expuesta.

Aparece suelo nuevo u oxidado sobre las superficies de ruptura expuestas.

Vegetacin en estado muy diferente dentro y fuera del rea deslizada.

Vegetacin muy similar dentro y fuera del rea deslizada.

rboles inclinados pero no torcidos. rboles curvados o torcidos.

No aparecen capas secundarias de soporte en los troncos de los rboles.

Aparecen capas secundarias de soporte en los troncos de los rboles.

Algunos detalles como las fallas geolgicas son fcilmente detectables desde el aire. Los reconocimientos areos permiten adems, identificar los accesos a los sitios, la localizacin de carreteras, caminos, canales, ductos, etc.

ESTUDIO TOPOGRFICO

La topografa de un sitio de deslizamiento produce informacin bsica para el anlisis de los movimientos. Los mapas topogrficos precisos son esenciales para la elaboracin de los modelos y el diseo de las obras de mitigacin, remediacin o estabilizacin.

Los reconocimientos preliminares utilizan los planos topogrficos existentes o las fotografas areas; sin embargo, se requiere un detalle

topogrfico para localizar muchos elementos crticos, los cuales pueden estar enmascarados por la vegetacin.

Los levantamientos topogrficos tienen los siguientes objetivos:

Establecer controles en tierra para el mapeo fotogramtrico y la instrumentacin.

Obtener detalles topogrficos, especialmente de aquellos factores ocultos por la vegetacin.

Determinar los perfiles topogrficos para los anlisis de estabilidad.

Establecer un marco de referencia sobre el cual puedan compararse los movimientos futuros del terreno.


El primer requerimiento de un levantamiento topogrfico es el establecimiento de un sistema de BMs, los cuales deben permanecer estables y sin moverse en el futuro. Estos BMs deben localizarse lo ms lejanos posibles de la masa deslizada y al mismo tiempo en sitios de fcil referencia (Figura 11.13). Estos deben relacionarse con coordenadas oficiales mediante georeferenciacin.

Los GPS pueden utilizarse para localizar los BMs, especialmente en reas remotas. Por lo menos dos puntos de elevacin deben establecerse a cada lado del movimiento, Keaton y DeGraff (1996) recomiendan que la distancia de los BMs al punto ms cercano al movimiento debe ser del 25% del ancho de la zona deslizada.

En lo posible deben buscarse afloramientos de roca. Los BMs deben unirse mediante triangulacin de precisin. Con suficientes BMs cualquier movimiento puede controlarse en forma detallada. Es una costumbre frecuente colocar BMs temporales o intermedios en zonas ms cercanas al movimiento.

Los mapas topogrficos deben incluir la localizacin y representacin lo ms precisa posible de agrietamientos, levantamientos del terreno y afloramientos de agua. Los agrietamientos especialmente en los bordes laterales del deslizamiento en ocasiones se ocultan dentro del pasto, hojas y races y stas deben ser descubiertas para el levantamiento topogrfico.

Adicionalmente a los nacimientos de agua deben determinarse las zonas de infiltracin localizada. El movimiento continuo de un deslizamiento puede ser medido por un sistema de grilla o transversas a travs del rea deslizada, generalmente se utiliza una serie de lneas ms o menos perpendiculares a los ejes del movimiento espaciadas 15 30 metros.

Los puntos de chequeo consisten en monumentos de concreto con banderas para su fcil localizacin. La elevacin y coordenadas de cada punto deben localizarse por levantamientos peridicos.

Se deben utilizar todas las tcnicas existentes para levantamientos de acuerdo a la necesidad y la disponibilidad de los equipos. Es importante identificar los cambios o movimientos que ha sufrido el relieve con el tiempo cuando los agrietamientos no son aparentes a simple vista, la deteccin de pequeos movimientos requiere de mucha experiencia en el manejo de la topografa. Es conveniente adems, comparar la topografa y las fotografas areas del sitio y de las reas vecinas tomadas antes y despus de los deslizamientos.

Figura 11.13 Red de triangulacin de BMs en un deslizamiento (Sowers y Royster, 1978).

Figura 11.14 Grilla de puntos de medicin (Sowers y Royster, 1978).

Parte altadel talud

Parte bajadel talud

Deslizamiento

E10+100N13+20

+40 E11+00 E12+60+60 E12+00

E13+00

+80

+60

+40

N12+00

+60

+20

N11+00

+60

+40

+20

N10+00

BMPunto de medida Grilla: Espaciada 20 a 40 m

Nota 1 m = 3.30 ft


Presentacin de los Datos TopogrficosPara deslizamientos grandes se pueden emplear planos en escala 1: 2.000 a 1: 5.000 y los detalles se pueden presentar en escalas de 1: 500 a 1: 1.000, y para deslizamientos o zonas de estudio ms pequeas se pueden emplear escalas de mayor precisin. Se sugiere que las lneas de nivel se hagan cada 50 centmetros, si es posible dentro del rango de escala y tamao del movimiento.

Adicionalmente a los mapas en planta deben elaborarse perfiles. El ms importante de estos perfiles es generalmente el que sigue la lnea de mayor pendiente dentro del movimiento. Debe hacerse una grilla de perfiles y es importante seleccionar los perfiles para que incluyan las peores condiciones y las menos crticas (Figura 11.14).

Los perfiles deben abarcar 15 30 metros ms por fuera de los movimientos. Cada perfil debe dibujarse por separado y debe incluir todos los detalles, tales como cambios bruscos de nivel, vegetacin, nacimientos de agua, etc.

Se pueden hacer planos de trayectorias de movimiento o de cambio de lneas de nivel. Como la topografa en zonas de deslizamiento cambia con el tiempo, debe indicarse la fecha de elaboracin del trabajo de campo con indicacin de da, mes y ao.

Anlisis BatimtricosEn ocasiones se requiere realizar levantamientos del suelo por debajo de los cuerpos de agua, utilizando fatmetros sobre un bote. El fatmetro enva pulsos que son reflejados en el fondo del ro, lago u ocano y los convierte en profundidades.

La posicin del bote en cada una de las mediciones se determina mediante GPS. El bote realiza varias secciones transversales a travs del cuerpo de agua. En el caso de batimetras en el mar, estas deben corregirse de acuerdo a la localizacin relativa de la marea para obtener datos de profundidades medias de agua.

Figura 11.15 Ejemplo de un plano geolgico donde se observa la presencia de un gran coluvin, el cual ha generado grandes deslizamientos cerca a Bucaramanga-Colombia. (Cuadrngulo H-12 de Santander. Wardy Goldsmith, 1977).


ESTUDIO GEOLGICO

En los deslizamientos de gran magnitud generalmente la geologa es determinante para la ocurrencia del movimiento, y el trabajo del gelogo es esencial para que el estudio sea preciso y confiable.

La concepcin del gelogo es muy diferente a la del ingeniero, debido a que el gelogo puede con la informacin superficial determinar las caractersticas a profundidad. El gelogo puede producir un marco de referencia de un rea mucho ms grande que la del deslizamiento cuando los lmites del movimiento no estn claramente definidos.

Igualmente el gelogo puede dar una interpretacin racional de los resultados de los sondeos y determinar los perfiles de la roca o suelo. El gelogo tambin debe revisar los mapas geolgicos disponibles y los reportes geolgicos realizados por entidades o profesionales independientes.

Para un deslizamiento de gran magnitud, el gelogo puede gastar dos o tres das de anlisis de campo de los taludes y afloramientos tanto en el rea del deslizamiento como en los sectores aledaos. Adicionalmente, al trabajo de campo, es importante realizar estudios de fotogeologa utilizando fotografas areas.

Durante la totalidad del estudio, el gelogo debe trabajar conjuntamente con el ingeniero geotecnista para garantizar que la interpretacin que se realice de los procesos de inestabilidad sea consistente con la geologa del sitio.

Estudio de la LitologaEn un estudio de deslizamientos se requiere elaborar un mapa detallado de formaciones geolgicas superficiales. En trminos generales, se puede afirmar que cada formacin geolgica posee un determinado patrn de comportamiento con referencia a la ocurrencia de deslizamientos.

En la mayora de pases existen entidades del estado encargadas de elaborar mapas geolgicos. Estas entidades de servicios geolgicos (geological surveys) han elaborado mapas geolgicos a diferentes escalas, en los cuales se identifican las formaciones geolgicas principales, la litologa,

la macroestructura incluyendo la localizacin de fallas geolgicas y en ocasiones los patrones geomorfolgicos. Estos mapas son muy tiles como insumo bsico, pero se requiere detallarlos y complementarlos con levantamientos geolgicos detallados (Figura 11.15).

En los levantamientos geolgicos a detalle generalmente se utiliza una combinacin de anlisis foto-geolgico y geologa de campo. Es muy importante que los profesionales que interpreten las fotografas sean los mismos que realicen la evaluacin y validacin de campo para evitar errores por diferencias de criterio en el anlisis.

Mapa Geolgico GeneralEl mapa geolgico general debe incluir como mnimo la siguiente informacin:

Base topogrfica con lneas de nivel a la escala requerida.

Descripcin y cuantificacin de los detalles de la estructura geolgica, utilizando terminologa geolgica internacionalmente aceptada. Todas las trazas de falla deben ser localizadas en el mapa.

Localizacin de los sitios de apiques, trincheras y afloramientos investigados.

Establecer distincin clara entre los detalles (contactos entre unidades, fallas, pliegues, etc.) observados y los inferidos.

Leyenda del contenido del mapa.

Planos Geolgicos Detallados

Los planos geolgicos detallados deben incluir la

siguiente informacin:

Cartografa de las unidades estratigrficas de materiales geolgicos identificados.

Descripcin detallada de los materiales observados, el cual debe corresponder con la totalidad de los elementos descritos en la memoria del mapa geolgico.


Detalle de la textura, composicin, fbrica, grado de meteorizacin, estructuras y las caractersticas fsicas de los materiales.

Lneas precisas de los contactos geolgicos comprobados mediante apiques, sondeos o trincheras.

Los planos geolgicos detallados deben complementarse con fotografas a color de los afloramientos, trincheras y apiques.

Perfiles GeolgicosLos perfiles geolgicos deben incluir entre otras la siguiente informacin (Figura 11.16):

Extensin y localizacin horizontal y vertical de los materiales y los detalles estructurales.

Extensin horizontal y vertical de los procesos de meteorizacin.

Localizacin en el perfil de las fallas y contactos geolgicos.

Especificacin de las pendientes del terreno.

Perfil de los deslizamientos, crcavas de erosin, etc.

Localizacin de los niveles freticos, acuferos y corrientes de agua subterrnea.

Localizacin en el mapa geolgico.

Columnas Estratigrficas TpicasLas columnas estratigrficas tpicas se recomienda levantarlas y presentarlas a escala 1:100, indicando en el mapa cada columna y sitio donde se levant e incluir la siguiente informacin:

Escala vertical debidamente cuantificada.

Tipos de material geolgico.

Edad relativa y correlacin con nombres aceptados de formaciones regionales.

Distribucin de los materiales con la profundidad.

Espesor y extensin vertical de cada manto o espesor de material homogneo.

Caractersticas fsicas, color, tamao de los granos, naturaleza de la estratificacin, foliacin, esquistosidad, dureza, coherencia, diaclasamiento.

Caractersticas especiales fsicas o qumicas, concreciones, depsitos minerales, cementantes, calcreos, silceos, etc.

Distribucin y extensin de las zonas de meteorizacin. Diferencias entre las zonas de materiales meteorizados y sanos.

Detalles de la estructura, estratificacin, buzamientos,etc.

Anlisis GeomorfolgicoLas formas del terreno y los perfiles de las pendiente en buena parte son controlados por las caractersticas litolgicas e hidrolgicas. La ocurrencia de deslizamientos anteriores se refleja en el relieve.

Un gelogo o geotecnista puede distinguir dnde un talud ha experimentado o no deslizamientos en el pasado, observando las formas de la superficie del terreno. Las distorsiones o anomalas topogrficas pueden estar relacionadas con movimientos del suelo. El anlisis geomorfolgico puede basarse en fotografas areas o con anlisis directo de campo.

Se recomienda que un nalisis geomorfolgico para evaluacin de amenaza a deslizamiento combine las dos tcnicas. Inicialmente mapear las geoformas en fotografas areas y despus validarlas directamente en campo. En estos casos se requiere disponer de fotografas a una escala suficiente para identificar los deslizamientos.

En las zonas urbanas es muy dficil identificar los patrones geomorfolgicos, debido a que el terreno ha sufrido modificaciones importantes.

Igualmente la vegetacin de gran altura distorsiona en forma importante el anlisis de la forma del terreno. El anlisis geomorfolgico es ms confiable en reas no urbanas y donde la vegetacin no sea muy densa.


Figura 11.16 Ejemplo del perfil geolgico-geotcnico de un deslizamiento.

0+2400+2200+2000+1800+1600+0400+0200+000

1540

1520

Perfil al travs del deslizamiento

0+1400+1200+1000+0800+060

1500

1480

Son

deo

1

Va

Coluvin Gris Clasto Soportado

Coluvin Marrn Matriz Soportado

KiFFormacin Fomeque

Depsitode Ladera

KiajFormacin Areniscas de las Juntas

NOTA: LOS DESPLAZAMIENTOS DEGRAN MAGNITUD SE PRESENTAN ENEL COLUVION MATRIZ SOPORTADO.EL COLUVION CLASTO SOPORTADO

ES RELATIVAMENTE ESTABLE.

0+2400+2200+2000+1800+1600+0400+0200+000

1520

Perfil a lo Largo del Deslizamiento

0+1400+1200+1000+0800+060

1500

1480

Bog

ot

Caq

ueza

Vill

avic

enci

o

KiF

Grada

Grie

ta

Aluvial Reciente

Ro Caqueza

NivelFretico

S1

S3

S2

Qc

Ql

Qal

KiF

Depsito de coluvin

Formacin Fomeque

KiFFormacin Fomeque

Depsito de ladera

QcDepsito

de Coluvin

Kiaj

Can

alCan

al

Can

al

Formacin Areniscas de las Juntas

Formacin Fomeque

Coluvin Gris Clasto Soportado

Coluvin Marrn Matriz Soportado

NivelFretico Va

Va

Can

al

Can

al

Planta


Mapa de Procesos Geomorfolgicos

En los proyectos donde exista informacin se deben incluir comparaciones con mapas derivados de fotografas areas multi-temporales.

Para proyectos de desarrollo que involucren cortes o rellenos se debe presentar un plano adicional, indicando la probable evolucin de los procesos geomorfolgicos hacia el futuro y el efecto del proyecto, y las caractersticas geolgicas y geomorfolgicas.

Para lotes cercanos a corrientes de agua permanentes, se debe elaborar un plano de la evolucin del cauce o movimiento de orillas en los ltimos aos. Se debe recopilar toda la informacin histrica existente. Adems, se debe realizar un anlisis de la evolucin y la lnea probable de mxima inundacin, de acuerdo a las evidencias geomorfolgicas.

El mapa de procesos geomorfolgicos debe incluir la siguiente informacin:

Localizacin de los escarpes o sitios de cambio brusco de pendiente.

Localizacin de los cauces de caadas, ros o corrientes de agua.

Localizacin y extensin de las reas cubiertas por depsitos coluviales.

Localizacin y extensin de las reas afectadas por deslizamientos activos e inactivos.

Localizacin y extensin de las reas afectadas por crcavas de erosin.

Localizacin y extensin de las reas afectadas por surcos de erosin.

Localizacin y extensin de las reas de bad-lands.

Localizacin de las reas afectadas por procesos de erosin lateral en los bordes de ros o corrientes de agua.

Localizacin de las trazas de fallas geolgicas activas e inactivas.

Inventario y Mapeo de DeslizamientosEn forma paralela con el mapeo geomorfolgico, es muy importante realizar la identificacin, inventario y mapeo de los deslizamientos activos y recientes. Los movimientos se identifican por los cambios bruscos en la morfologa del terreno, la textura moteada en las fotografas areas y la distorsin de elementos como obras lineales y especialmente vas de comunicacin.

En las fotografas a color o en las imgenes infra-rojas, se pueden detectar las concentraciones de humedad, las cuales pueden estar relacionadas con movimientos del terreno. Al igual que con la geomorfologa, se requiere validar en campo la informacin obtenida en la foto-interpretacin.

El mapeo puede realizarse utilizando un proceso de investigacin previa de eventos histricos, analizando la informacin secundaria existente; y luego identificndolos y mapendolos en las fotografas areas e imgenes.

ESTUDIO GEOTCNICO

El Estudio Geotcnico tiene por objeto obtener todos los parmetros para modelar los procesos de inestabilidad y disear las obras de mitigacin y remediacin.

El rea a investigar depende del tamao del proyecto y de la extensin de los factores geolgicos y topogrficos que afectan el problema a estudiar. Cuando se buscan movimientos potenciales que no se han desarrollado, el rea a investigar no se puede determinar por adelantado.

El rea a estudiar debe ser lo ms extensa posible, as:

Los deslizamientos deben relacionarse con reas estables a su alrededor.

Los deslizamientos son en general mucho ms extensos que lo que se cree inicialmente.

Como regla general, el rea a estudiar debe ser al menos el doble del rea que se presume comprende el problema.

El rea debe incluir las fuentes de agua subterrnea y superficial, y las estructuras geolgicas que puedan afectar la estabilidad.


La profundidad de la investigacin es todava ms difcil de definir, los sondeos deben profundizarse hasta identificar los materiales estables por debajo de los movimientos reales o potenciales. Las especificaciones de los estudios deben ser flexibles para permitir la adicin de cantidades suficientes de sondeo que con mucha frecuencia se van a requerir.

El perodo de estudio debe incluir periodos lluviosos y secos, y por lo menos, debe obtenerse informacin de un ao de duracin, aunque es comn que los fenmenos climticos crticos tarden 10 a 20 aos en repetirse en su mxima actividad. Todo talud debe disearse para algo ms que las peores condiciones climticas que se esperen, de lo contrario se puede llegar a conclusiones optimistas las cuales tienen un nivel alto de incertidumbre. Caracterizacin de Suelos y RocasLa buena descripcin de los suelos y rocas presentes es uno de los factores ms importantes para una buena investigacin y esta debe hacerse por profesionales muy calificados y con gran experiencia.

Desafortunadamente, existen diferentes esquemas de descripcin que varan no solamente en los trminos utilizados, sino tambin en la definicin de cada uno de ellos.

La descripcin de los materiales debe incluir:

Nombre de identificacin del tipo de suelo o roca.

Color.

Tamao de granos y otros detalles de la textura.

Grado de descomposicin.

Grado de desintegracin (Microfracturacin).

Resistencia.

Fragilidad.

Estructura geolgica.

Figura 11.17. Forma de presentacin de los movimientos de un deslizamiento.

Derecha Centro Izquierda

480

470

460

450

440

430

420

410

Cambios en lneas de nivel ( se debeanalizar mnimo los tres perfiles indicados)

a) Vectores de movimiento horizontalb)

100 pies0

0 25 m

3 m

0


Tamao, angulosidad, porcentaje y distribucin de las partculas ms duras.

Espaciamiento y naturaleza de las discontinuidades (caracterizacin de las juntas).

Una variedad de ensayos pueden utilizarse para ayudar a la descripcin tales como el Martillo de Schmidt, penetrmetro manual y la veleta. Es de gran importancia en rocas y en suelos residuales, realizar la caracterizacin de los sistemas de juntas.

En esa caracterizacin se debe incluir el rumbo, direccin y ngulo de buzamiento estimativo de resistencia, espaciamiento de las juntas, tipo y caractersticas de relleno entre las juntas y caractersticas de la roca a lado y lado de la junta.

Descripcin de los DeslizamientosLos detalles de la superficie del terreno son generalmente la clave para entender las causas y procesos de deslizamiento (Figura 11.17). Los bordes del deslizamiento pueden ser una serie de agrietamientos subparalelos y levantamientos que marcan una zona de corte y con el tiempo las grietas y levantamientos pueden generar una sola grieta continua.

Se deben utilizar convenciones y smbolos geolgicos aceptados por las prcticas nacionales o internacionales (Figura 11.18), para permitir el anlisis de los mapas de deslizamientos por otros profesionales.

La Investigacin de los Suelos ResidualesEl estudio de deslizamientos en suelos residuales es mucho ms complejo que en materiales aluviales. La presencia de materiales diversos dificulta el anlisis (Cook, 1988) y deben tenerse en cuenta los siguientes elementos:

ComposicinLos componentes de la masa de suelo deben ser identificados y documentados de una forma sistemtica. Esto puede lograrse mediante la construccin de perfiles de suelo o secciones.

EstructuraLa descripcin de la estructura geolgica debe incluir todas las fronteras que ocurran

y las discontinuidades, as sean heredadas o contemporneas incluyendo las juntas, planos de estratificacin, superficies de falla, foliaciones o flexiones. La naturaleza y ocurrencia de estas fronteras o discontinuidades deben describirse en forma detallada.

Figura 11.18 Smbolos para mapas de deslizamientos utilizados en el Japn para mapeo a escala 1:25.000 (Brundsden y otros, 1975).

I. Borde de deslizamiento

Escarpe principal fresco

Escarpe principal disectado

Grietas en la corona

Lmites de la masa movida

Partes una sobre otra

II. Elementos interiores

Escarpe secundario

Grieta ancha

Grieta de traccin

Depresin

Frente de avance de masa

Deslizamiento

Reptacin

Flujo

Cado

Buzamiento de la superficie


ComportamientoEl comportamiento de las masas de suelo debe definirse con respecto al efecto de condiciones naturales o impuestas, las cuales pueden incluir estructuras de ingeniera civil, cortes, taludes naturales, erosin y ensayos de campo. Los ensayos de campo deben ser robustos, en tal forma que permitan su realizacin en materiales de caractersticas muy heterogneas. Los ensayos recomendados son: ensayo de penetracin estandar, veleta de campo y penetracin de cono.

La ejecucin de trabajos de campo y ensayos debe incluir la ejecucin de apiques manuales que permitan describir la fbrica y estructura de los perfiles de suelos y la recuperacin de muestras alteradas.

SONDEOS Y MUESTREO

La exploracin subsuperficial incluye sondeos, ensayos de campo y ensayos geofsicos. Los objetivos generales de los sondeos o perforaciones son:

Identificar y caracterizar las formaciones ms dbiles que pueden afectar el movimiento.

Identificar las formaciones ms resistentes que pueden limitar la extensin de la zona de falla.

Localizar niveles de agua subterrnea, presiones y caractersticas del agua.

Identificar la distribucin subsuperficial de materiales.

Cuantificar las propiedades fsicas de los materiales (humedad, gradacin, plasticidad, resistencia al corte y otras propiedades) para emplearlos posteriormente en el anlisis de estabilidad.

Realizar ensayos de campo, tales como penetracin, veleta, etc.

Desarrollar ensayos geofsicos.

Colocar instrumentos de medida de deformaciones o niveles de agua.

Se pueden utilizar apiques manuales, zanjas de exploracin, sondeos manuales o sondeos mecnicos (Tabla 11.5). Nmero y profundidad de los sondeosEl objetivo del programa de exploracin, es establecer con el mejor detalle posible el perfil estratigrfico y las propiedades de los suelos y rocas que afectan el comportamiento de un talud o la ocurrencia de un deslizamiento.

Figura 11.19 Localizacin sugerida general de sondeos para estudios de deslizamientos.

Localizacin sugerida de sondeos en una zona donde sesospecha puede ocurrir un deslizamiento

Localizacin sugerida de sondeos en una zona dedeslizamiento activo o dormido

Posibledeslizamiento

Eje de mayormovimiento

Arriba delescarpe

Por fuera deldeslizamiento

Arriba delescarpe principal

Siguiendo el ejedel movimiento

Por fuera deldeslizamiento

En la zona deldeslizamiento

BaseAbajo de la punta

9 sondeos

7 sondeos


En este orden de ideas, el nmero, espaciamiento y profundidad de las perforaciones debe ser tal que se obtenga la totalidad de la informacin requerida con un costo razonable.

Algunos cdigos estatales o locales, estipulan el nmero y profundidad de los sondeos; sin embargo, no existe una regla rgida y el programa de exploracin depende de la complejidad de la geologa y de las caractersticas, y la magnitud de los problemas de inestabilidad.

El espaciamiento de los sondeos depende del tamao y caractersticas del movimiento. Para una zona donde se sospecha pueda ocurrir un movimiento, se sugiere un sistema de cuadrcula de sondeos y donde ya ocurri el deslizamiento, se requieren sondeos por dentro y por fuera del movimiento (Figura 11.19).

Los sondeos deben localizarse en tal forma que se puedan obtener secciones estratigrficas estratgicas. Una regla general es localizar los sondeos sobre una lnea central en el deslizamiento. Como mnimo se recomienda un sondeo arriba de

la corona del movimiento, un sondeo en la cabeza del deslizamiento, un sondeo intermedio y un cuarto de sondeo en el pie o rea de levantamiento (Sowers y Royster, 1978).

La perforacin en la parte baja del movimiento es muy importante para el diseo de las obras de remediacin, mitigacin o estabilizacin. No hay una regla rgida para determinar la profundidad a la cual debe llegarse con los sondeos. Sin embargo, el factor que controla la profundidad de los sondeos requeridos es la naturaleza de las condiciones geolgicas a profundidad y la configuracin de la superficie del terreno.

Por ejemplo, para el diseo de un terrapln tpico, la profundidad del sondeo se recomienda que sea al menos dos veces la altura del terrapln previsto (Abramson y otros, 2002). Para cortes de carreteras los sondeos deben profundizarse al menos 5 metros por debajo de la profundidad anticipada del corte (Figura 11.20).En suelos blandos las perforaciones o sondeos deben profundizarse ms que en el caso de suelos duros o rocas.

Categora Aplicaciones Limitaciones

Penetrmetros de cono

Da informacin de espesores de suelo suelto y profundidades de roca y provee informacin general sobre la calidad de los mantos de suelo.

No se obtienen muestras ni se identifican los estratos.

Espirales(Augers)

Permite definir el perfil estratigrfico en suelos granulares y algunos tipos de arcilla.

Las muestras son alteradas y la penetracin en suelos duros es muy difcil.

Apiques

Permiten el examen visual de los estratos, condiciones del nivel fretico, interface suelo roca, discontinuidades y superficies de ruptura.

Hay limitaciones de profundidad y en ocasiones la estabilidad de las paredes es crtica. Puede ser imposible de realizar por debajo del nivel fretico.

Penetracin estandar y lavado

Mtodo rpido y eficiente de determinar la resistencia de los materiales y al mismo tiempo recuperar las muestras.

Las muestras son alteradas y en materiales muy duros se produce rechazo.

Sondeo a rotacin

Se obtienen muestras inalteradas de suelo o roca.

Se requiere analizar las muestras en el laboratorio para determinar su resistencia.

Tabla 11.5 Mtodos de sondeo.


Igualmente si la geologa es compleja los sondeos deben ser ms profundos. Como regla bsica los sondeos deben ser suficientemente profundos para obtener la informacin de los materiales que pueden potencialmente causar problemas de estabilidad.

En deslizamientos la profundidad de los sondeos debe llegar por debajo de la superficie de falla. Es importante que los sondeos se profundicen por debajo de la superficie de falla, para obtener las caractersticas de los materiales de soporte de las posibles estructuras de contencin o estabilizacin.

Dimetro de las perforacionesEl tamao o dimetro de los sondeos puede representar un papel muy importante en el estudio de un deslizamiento, debido a que ste determina la posibilidad de poder realizar algunos ensayos de laboratorio que requieren muestras de un determinado dimetro.

La denominacin de los dimetros de las perforaciones se indica en la tabla11.6. Para describir el dimetro del equipo de perforacin, los estndares de la DCDMA utilizan un sistema de dos o tres letras. La primera letra de los estndares de la DCDMA (E, A, o N) indican el dimetro aproximado de la perforacin.

La segunda letra (X o W) es un grupo de dimetros claves para la estandarizacin de las dimensiones que afectan las intercambiabilidad. Por ejemplo, la designacin W es una tubera ms pesada y las roscas son ms gruesas que la designacin X, la cual es relativamente menos pesada.

El avance de la perforacin se puede realizar por lavado, por percusin, auger o rotacin. La limpieza o retiro de los materiales puede hacerse en seco o circulando lquidos. En ocasiones se requiere utilizar bentonita para el lavado o la instalacin de tubera de revestimiento.

Durante los sondeos se deben realizar una serie de observaciones tiles para el anlisis de los materiales:

La rata de avance de la perforacin y el cambio de presin requerida puede ayudar a identificar los cambios de estrato.

Figura 11.20 Profundidades de sondeos recomendadas para terraplenes y cortes de carreteras (Abramson y otros, 2002).

Las prdidas o ganancias de agua permiten definir presiones piezomtricas y el flujo a travs de las capas investigadas.

La medida del nivel fretico al final de un da e inicio del siguiente, permite cuantificar las permeabilidades e identificar tablas de agua estticas.

Los sondeos tambin pueden emplearse para la instalacin de piezmetros e inclinmetros.

Tipo de Perforacin o SondeoAunque existe una gran diversidad de prcticas de perforacin, el Ingeniero Geotecnista generalmente debe escoger entre los equipos disponibles en la localidad.

Entre los equipos que se utilizan para el estudio de deslizamientos se encuentran los siguientes:

Perforacin a rotacin. El perforador a rotacin utiliza brocas o triconos (Figura 11.21). Existen varias formas de perforar avanzando la camisa de perforacin adelante

Terrapln

Corte

Terreno superficial

Terreno superficial

Suelo competente

Perforacin

Perforacin

2H

H

Profundidad de la perforacin = 2Hpor debajo del terraplndonde "H" es la altura del terrapln

H

4.50 m

Profundidad de la perforacin = ( H + 4.50) m

Suelo competente


o atrs del tomamuestras y con varios tipos de tomamuestras de longitud limitada o continuos. Para facilitar la perforacin se recircula lodo de bentonita o agua. Este sistema de perforacin permite recuperar muestras alteradas e inalteradas, pero se presentan dificultades por la contaminacin de las muestras con lodo o que las muestras alteradas se disuelven en agua o en lodo, as como la dificultad para determinar con precisin los niveles freticos y adems existe dificultad para penetrar mantos de gravas. Cuando se desea muestrear se retira la tubera y broca de perforacin, y se introduce un muestreador de pared delgada.

LetraDimetro

del hueco en milmetros

Dimetro del hueco en

pulgadas

R 25 1E 40 1.5A 50 2B 65 2.5N 75 3K 90 3.5H 100 4P 125 5S 150 6U 175 7Z 200 8

Tabla 11.6 Denominacin y tamao de la perforacin para los diferentes dimetros utilizados en sondeos geotcnicos (Diamond Core Drill Manufactures Association DCDMA 1991).

Perforaciones con espiral (Auger). Este sistema permite obtener muestras alteradas continuas, tiene como ventaja que no contamina las muestras con lodo, pero no permite obtener muestras inalteradas (Figura 11.22). El sistema de perforacin con Auger slido es un mtodo muy rpido de perforacin y permite muestrear en intervalos relativamente profundos.

El sistema de Auger slido no es efectivo para suelos granulares (arenosos) o para suelos por debajo del nivel del agua, debido que al extraer el muestreador se cierra la perforacin. Generalmente los Auger slidos utilizan dimetros de 2.5 a 4.5 pulgadas.

El sistema de Auger hueco tiene internamente un rea hueca en la cual se obtiene la muestra sin necesidad de remover el Auger o sea, que el Auger acta como revestimiento. Cuando se desea tomar muestra, se inserta un muestreador en el centro del Auger.

Perforaciones a percusin utilizando muestreador SPT en forma continua. Este sistema de perforacin es muy utilizado para anlisis de deslizamientos en Colombia y consiste en perforar realizando ensayos SPT cada 50 cms y tomando muestras en

Figura 11.21 Diagrama del sistema de perforacin a rotacin.

Swivel

Te Bomba de impulsin

Trampa de sedimentos

Manguera de succin

Pared de perforacin

Tricono

Adaptador

Acoplador

Arenagravosa

Roca

Pozo de inyeccin

Manguera de inyeccin

Torre

Motor

471INVESTIGACIN DE DESLIZAMIENTOS forma permanente; este sistema de muestreo

contiene muestras semi-alteradas en el muestreador de tubo partido y al mismo tiempo se obtiene un N de golpes por pie de penetracin, el cual permite determinar la resistencia relativa del material e identificar las posibles superficies de falla (Figura 11.23). La principal desventaja de este sistema es que las muestras obtenidas presentan un grado alto de alteracin, aunque son menos alteradas que las obtenidas con muestreador tipo Auger.

Apiques o Excavaciones de InspeccinLos apiques son excavaciones realizadas a mano o con retroexcavadora, con el objeto de examinar las caractersticas del terreno a profundidades limitadas. En ocasiones, se requiere emplear un sistema de bombeo de agua de la excavacin. Cuando el apique se encuentra completo, un gelogo o ingeniero geotecnista debe examinar la estratigrafa y si es necesario tomar muestras.

El apique debe ser estable o debe entibarse para garantizar la seguridad durante la inspeccin. Aunque la informacin obtenida en un apique es limitada por la poca profundidad, la rapidez y economa, hace que este procedimiento de investigacin sea muy utilizado. Si la superficie de falla es poco profunda es posible que los apiques permitan observarla.

Para deslizamientos poco profundos es relativamente sencillo realizar apiques o excavaciones, pero para el anlisis de movimientos profundos se requiere excavaciones de gran dimetro a gran profundidad, las cuales son difciles de realizar. Figura 11.22 Diagrama de perforacin tipo Auger.

Figura 11.23 Diagrama del sistema de perforacin a percusin continuo con muestreador SPT.

Cabeza rotatoria

Sub-adaptador

Taladro

Perno de impulsin

Cabeza del taladroCua

Motor

Pesa

Toma muestra de tubopartido

Tubo gua

Cabezote

Torre

Polea

Tubera de perforacin

Roca

Arenagravosa

Arena


Excavaciones Profundas de Gran DimetroEn algunas ocasiones es posible en el proceso de investigacin de un deslizamiento, el realizar excavaciones profundas de gran dimetro para determinar las condiciones del suelo en el sitio. Las excavaciones varan de dimetro desde 1 a 3 metros.

Las excavaciones pueden realizarse utilizando espirales de gran dimetro. Ocasionalmente, se utilizan Augers de balde, o se realizan excavaciones manuales revistiendo en concreto armado la excavacin, en forma similar a como se construye una pila de gran dimetro.

A medida que se profundiza la excavacin, el gelogo o ingeniero geotecnista puede ir inspeccionndolas y tomando informacin as como tomando muestras. Este sistema de inspeccin permite caracterizar en forma precisa el perfil geotcnico y especialmente las condiciones de la superficie de falla.

Existen limitaciones para la inspeccin de perforaciones profundas relacionadas con la seguridad del personal, y algunas empresas no permiten la entrada de personal a las excavaciones por razones de seguridad, especialmente relacionadas con la presencia de gases nocivos y la estabilidad misma de las paredes de la excavacin. En algunos pases o estados los estndares de seguridad no permiten este tipo de inspecciones.

Investigacin de Anomalas en el Perfil de Suelo Es muy comn que los perfiles litolgicos presenten anomalas o cambios bruscos de caractersticas, las cuales pueden determinar la estabilidad de una ladera, pero estas anomalas comnmente no son detectadas en los sondeos.

Hawkins (1996) reporta el caso de las calizas duras, las cuales con frecuencia presentan capas delgadas de roca blanda, meteorizada o pequeos horizontes de arcilla. En sondeos a rotacin estos materiales blandos generalmente, son lavados en el proceso de recuperacin de las muestras y se pierde la informacin. Es poco probable que el Ingeniero pueda darle importancia a un material que no fue recuperado en el sondeo y que puede equivaler a menos de 5% del material recuperado.

MuestreoExiste una gran

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