movimientos en masa - Alcaldía de Medellín

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MOVIMIENTOS EN MASA
MOVIMIENTOS EN MASA
MOVIMIENTOS EN MASA
MOVIMIENTOS EN MASA
ANÍBAL GAVIRIA CORREA
Alcalde
LUIS FERNANDO SUÁREZ VÉLEZ
Gobernabilidad, Seguridad
CARLOS ALBERTO GIL VALENCIA
Director Departamento Administrativo de Gestión del Riesgo de Desastres
JAIME ENRIQUE GÓMEZ ZAPATA
Subdirector de Conocimiento y Reducción del Riesgo de Desastres
Supervisor del Convenio
SANTIAGO ALONSO PEREZ
Subdirector de Manejo de Desastres
Tecnológico de Antioquia I.U.
LORENZO PORTOCARRERO SIERRA
Rector Tecnológico de Antioquia I.U.
ELIMELETH ASPRILLA MOSQUERA
Vicerrector Tecnológico de Antioquia I.U.
DARIO ENRIQUE SOTO DURAN
Decano Facultad de Ingenieria
EDICIÓN:
ANDRÉS FELIPE MANRIQUE GARCÍA
Comunicador, secretaría de comunicaciones Alcaldía de Medellín
ANDRÉS FELIPE MONTOYA RENDON
Docente
DIANA CAROLINA LÓPEZ GUTIÉRREZ
Comunicadora social, especialista en seguridad y salud en el trabajo
SERGIO MARIO COLOMBO CONGOTE
Publicista, diseñador gráfico y diagramador
Los movimientos en masa son desplazamientos del terreno a favor de la pendiente que se
generan por acción de la fuerza de gravedad, bajo la influencia de ciertos factores como
son el agua, los eventos sísmicos, la aplicación de carga excesiva, las excavaciones para la
adecuación de viviendas o la apertura de senderos y vías, entre otros. Estos movimientos
producen cambios visibles en el terreno como agrietamientos, hundimientos e incluso
desprendimientos de grandes cantidades de suelo o roca, de ahí que puedan ocasionar
la destrucción y/o deterioro de la infraestructura pública, viviendas, cultivos y propiciar el
represamiento de cauces de ríos o quebradas.
Popularmente estos procesos se conocen como derrumbes, volcanes de tierra, avalanchas
y aludes, sin embargo estos términos no están bien empleados y la forma correcta
para referirse a estos fenómenos es hablar de “movimientos en masa”, los cuales a su
vez se pueden clasificar como deslizamientos, flujos, desprendimientos, caída de rocas,
hundimientos, fenómenos de reptación, entre otros, dependiendo del mecanismo de falla,
la velocidad del fenómeno y el tipo de material involucrado.
Deslizamiento
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DEFINICIÓN DE MOVIMIENTO EN MASA
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MOVIMIENTOS EN MASA
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Flujo
Desprendimiento
Caída de rocas
Hundimiento
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MOVIMIENTOS EN MASA
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Reptación
FACTORES QUE FAVORECEN EL
DESARROLLO DE LOS MOVIMIENTOS EN
MASA:
Naturales
• Clima: En nuestro país, el desarrollo de movimientos en masa tiene una estrecha relación
con la ocurrencia de lluvias, pues éstas saturan los suelos promoviendo la alteración de
sus propiedades mecánicas y su pérdida de resistencia.
• Topografía: Los movimientos en masa ocurren con mayor frecuencia en terrenos
caracterizados por presentar altas pendientes.
• Litología: Las características particulares de las rocas (composición, granulometría,
estructura interna, grado de fracturamiento y descomposición), determinan su calidad o
resistencia. En este orden de ideas, todos los materiales tienen comportamientos diferentes
y unos tienden a ser más susceptibles que otros al desarrollo de movimientos en masa.
• Actividad Sísmica: Los sismos o terremotos generan vibraciones que pueden afectar
Relacionados con las actividades humanas (antrópicos)
• Excavaciones: Los cortes o excavaciones que se desarrollan para la construcción de
infraestructura, tienden a alterar el equilibrio de los taludes, de ahí que sea necesaria la
ejecución de obras de protección, bajo la asesoría y supervisión de profesionales en el área
de la construcción que garanticen el cumplimiento de la normatividad vigente.
• Sobrecargas: La disposición inadecuada de escombros y basuras en zonas de alta
pendiente podría generar sobrecargas que conlleven a la pérdida de resistencia del suelo.
El sobrepeso asociado a la densificación de la infraestructura habitacional en zonas de
ladera, podría propiciar igualmente el desarrollo de procesos de inestabilidad.
• Deforestación: La eliminación de la cobertura vegetal en las laderas por la quema, tala
y remoción de la vegetación, favorece la infiltración del agua y el desarrollo de procesos
erosivos, de ahí que aumente la probabilidad de falla del terreno por saturación y pérdida
progresiva de suelo.
• Manejo de Aguas: Los flujos de agua no controlados se convierten en uno de los
principales agentes detonantes de procesos de erosión y remoción en masa, por tanto,
el inadecuado manejo del drenaje por carencia o deficiencia de obras para la captación
y conducción de aguas superficiales, la descarga de aguas residuales a media ladera, la
existencia de fugas en redes de servicio (tuberías o mangueras) y la ocurrencia de fallas
en tanques de almacenamiento de aguas, podrían propiciar la saturación del suelo y su
pérdida de resistencia por aumento de presiones internas.
RECONOCIMIENTO DE MOVIMIENTOS
EN MASA
Los métodos usados para determinar la probabilidad de ocurrencia de un movimiento en
masa se basan en la observación de los rasgos indicadores de procesos de inestabilidad y
en la identificación de aquellos factores detonantes que podrían activar los procesos. Las
situaciones que se describen a continuación representan una señal de alerta, por lo tanto
será oportuno informar a las autoridades competentes para que se adopten las medidas
necesarias.
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el equilibrio de las laderas y originar deslizamientos. Este movimiento vibratorio puede
desencadenar una serie de efectos que dan lugar a grandes deformaciones y roturas en
el terreno.
MOVIMIENTOS EN MASA
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Presencia de grietas o escalonamientos en el terreno
Las grietas de tensión o los escalonamientos que se presentan en el terreno podrían
marcar el desarrollo incipiente de un movimiento en masa o la evolución de un proceso
preexistente, de ahí la importancia de monitorear su evolución. La infiltración del agua
lluvia a lo largo de las grietas promueve la saturación del suelo y el aumento de presiones,
propiciando así la ocurrencia de la falla.
Pérdida de verticalidad de postes, cercos o inclinación de árboles
Aquellos elementos que son originalmente verticales como árboles, postes y cercos,
podrían servir como indicadores de procesos de inestabilidad cuando conservan un
patrón común de inclinación. Estos rasgos sugieren la probabilidad de ocurrencia de un
movimiento en masa rápido, en su etapa inicial, o indican el desarrollo de un fenómeno
de desplazamiento lento que se prolonga en el tiempo afectando la infraestructura
existente.
Aporte de aguas al terreno
Si bien la presencia de agua por sí sola no representa un indicio del desarrollo de un proceso
de remoción en masa, no se puede desconocer que el principal agente detonante de este
tipo de fenómenos en zonas de alta pendiente es el agua, de manera que es muy importante
detectar fugas en tuberías, mangueras o tanques de almacenamiento y controlar las
descargas de aguas residuales o vertimientos de aguas negras a media ladera.
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MOVIMIENTOS EN MASA
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TÉCNICAS DE MONITOREO
Monitoreo con estacas para detectar movimientos
Esta técnica se utiliza para verificar la actividad de los movimientos de terreno que
tienden a ser lentos y consiste en clavar estacas de forma vertical, a una profundidad tal
que se garantice cierta estabilidad para posteriormente atar un hilo entre las mismas.
Si la posición de las estacas se conserva intacta y no hay alteraciones por afectaciones
externas, la ruptura del hilo significaría el desplazamiento del terreno.
OCURRENCIA DE MOVIMIENTOS EN
MASA
Para prevenir el desarrollo de movimientos en masa, es posible ejecutar acciones sencillas
que pueden resultar muy útiles o eficaces para conservar la estabilidad de las laderas.
Algunas de estas acciones se describen a continuación:
• Manejo de aguas lluvia y de escorrentía
Con el fin de controlar las aguas superficiales que descienden desde las partes altas de las
laderas y/o vías, se debe adelantar la construcción de sistemas de drenaje como cunetas,
zanjas impermeabilizadas, rondas de coronación, cajas, filtros, disipadores de energía,
entre otros, con el fin de garantizar la adecuada conducción de las aguas hacia un drenaje
natural o hacia el sistema de alcantarillado local.
• Limpieza de cunetas y sumideros
Estos elementos destinados a la evacuación de aguas lluvias deben permanecer
despejados y libres de obstáculos como basuras, escombros y restos vegetales,
de manera que es necesario programar jornadas de limpieza periódicamente para
garantizar su adecuado funcionamiento.
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ESTRATEGIAS PARA PREVENIR LA
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• Instalación de canoas y bajantes
MOVIMIENTOS EN MASA
Es necesario instalar estos elementos de captación y manejo de lluvias para controlar las
aguas procedentes de las cubiertas o techos de las viviendas y evitar que el impacto de las
mismas promueva el desarrollo de procesos erosivos y movimientos en masa.
1. Antes
2. Después
• Remoción de basuras
y escombros
Es necesario retirar aquellos
residuos que se encuentren
acumulados sobre los terrenos de
alta pendiente con el fin de evitar
sobrecargas que representen la
pérdida de resistencia del suelo.
Consiste en rellenar las grietas de tensión que se desarrollan en la fase preparatoria de un
movimiento en masa, mediante la aplicación de suelo arcilloso o suelo-cemento, con el fin
de evitar la infiltración de aguas lluvias.
• Siembra de cobertura vegetal
Es conveniente proteger la superficie del terreno mediante la siembra de especies vegetales
idóneas como kikuyo, vetiver, maní forrajero, entre otros, con la idea de facilitar el amarre
del suelo, controlar los procesos erosivos y minimizar la infiltración.
Talud con cubierta vegetal
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• Sellamiento de grietas en el terreno
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• Cubrimiento de superficies con plástico
MOVIMIENTOS EN MASA
Es oportuno, como medida de impermeabilización provisional, extender un plástico sobre
la superficie expuesta del talud con el fin de controlar la acción erosiva del agua y anular
la infiltración.
• Mantenimiento de elementos de conducción o almacenamiento
de agua
Es necesario garantizar el adecuado funcionamiento de aquellos elementos que cumplen
funciones de conducción y almacenamiento de aguas como mangueras, tuberías y
tanques, de manera que es pertinente identificar posibles fallas o fugas que puedan
representar el aporte de aguas al terreno y realizar las actividades de reparación o
sustitución pertinentes.
ESTABILIZACIÓN Y CONTROL DE LA
EROSIÓN
• Trinchos
Los trinchos son estructuras de guadua o madera dispuestas en forma de muro a fin de
ayudar a formar terrazas para estabilizar taludes que han sufrido procesos de deslizamientos
o en donde hay procesos de cárcavas. En estos casos su finalidad es estabilizar el terreno
para ayudar a que la vegetación se establezca nuevamente y acabe de estabilizar el talud
de forma permanente por el amarre de raíces.
También se utilizan para disipar la energía del agua de escorrentía, de caños, quebradas y
ríos, en donde la fuerza del agua provoca socavamiento de los cauces y bordes.
• Mortero Lanzado
Se define el concreto lanzado como un mortero o concreto transportado a través de una
manguera y proyectado neumáticamente a alta velocidad sobre una superficie. Dicha
superficie puede ser concreto, piedra, terreno natural, mampostería, acero, madera,
poliestireno, etc. A diferencia del concreto convencional, que se coloca y luego se compacta
(vibrado) en una segunda operación, el concreto lanzado se coloca y se compacta al mismo
tiempo, debido a la fuerza con que se proyecta desde la boquilla de la manguera.
Si la mezcla que se va a lanzar cuenta sólo con agregados finos, se le llama mortero
lanzado, y si los agregados son gruesos se le denomina concreto lanzado.
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OBRAS MENORES PARA
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MOVIMIENTOS EN MASA
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• Perfilado o terraceo
Las terrazas como obras de adecuación de tierras, cumplen la función de proveer un
área firme para la siembra y de recoger el agua lluvia de manera que parte se infiltre y el
sobrante pueda ser canalizado hasta un desagüe seguro. Así se asegura la conservación de
las laderas y permite realizar en ellas cultivos limpios. El inconveniente es el alto costo de
su adecuación. También se constituyen en obras de recuperación de movimientos de masa
y cárcavas.
La construcción se inicia en la base de la ladera, marcando las curvas a nivel. Una vez
trazadas se demarca el ancho de la terraza y se comienza la excavación. El suelo fértil
removido se acomoda en la parte superior de la terraza para ser devuelto a su lugar una
vez terminada la explanación. Luego de remover la capa orgánica se hace el corte y se
acomoda el suelo extraído en la parte inferior de la terraza. Este será el que forme el talud
inferior.
La excavación debe hacerse dejando una leve inclinación hacia adentro de la pendiente de
manera que se retenga el agua hacia el talud interior de la terraza.
También debe dejarse un desnivel del 0,3 a 0,4% cada 12 metros, a lo largo de la terraza
hasta una zona segura para evacuación del agua que no alcanza a infiltrase. Así, al aumentar
la longitud de la terraza, se va incrementando el gradiente.
En zonas muy pendientes o de suelo muy arenoso e inestable es necesario estabilizar los
taludes. Una alternativa es utilizar agro-mallas para ayudar al prendimiento de coberturas
como maní forrajero. Esta alternativa resulta más económica que la estabilización con
piedra.
Estas terrazas están orientadas a evacuar el agua, y se denominan terrazas de drenaje.
En este caso los extremos son abiertos y el desnivel conduce el agua hasta un drenaje
principal bien sea artificial o natural de manera que el agua pueda ser conducida sin riesgo
de ocasionar daños por erosión. Como se trata de evacuar el agua de escorrentía, es
necesario colocar tabiques a lo largo de las acequias para disminuir la energía del agua y
evitar el socavamiento.
Otra alternativa es colocar revestimientos plásticos para evitar la erosión e infiltración.
• Estructuras de Contención
En el caso de un corte o terraplén donde no existe posibilidad de ocurrencia de un
deslizamiento grande masivo se acostumbra construir muros de contención para resistir
las presiones generadas por la existencia de un talud de gran pendiente o semi-vertical. La
necesidad del muro se debe a que dentro del suelo se generan unas presiones horizontales
que puede inducir a la ocurrencia del derrumbamiento o deslizamiento de una cuña de suelo
relativamente sub-superficial. La presión lateral que actúa sobre un muro en condiciones
de talud estable son una función de los materiales y las sobrecargas que la estructura
soportan, el nivel de agua freática, las condiciones de cimentación y el modo y magnitud
del movimiento relativo del muro.
Muros en Gaviones:
Los gaviones son cajones de malla de alambre galvanizado que se rellenan de cantos de
roca. Algunas de las ventajas de un muro en gaviones son las siguientes: Simple de construir
y mantener y utiliza los cantos y piedras disponibles en el sitio. Se puede construir sobre
fundaciones débiles. Su estructura es flexible y puede tolerar asentamientos diferenciales
mayores que otro tipo de muros y es fácil de demoler o reparar. Se emplean tres tipos
de mallas diferentes, hexagonales o de triple torsión, electrosoldada y elaborada simple.
El principal problema consiste en que las mallas pueden presentar corrosión en suelos
ácidos (de PH menor 6). Existen una gran cantidad de tamaños de malla disponible para
formar las cajas. Generalmente, se utilizan cajas de 2m. x 1m. x 1m. La forma básica es
trapezoidal.
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Terrazas de drenaje
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MOVIMIENTOS EN MASA
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Tierra Reforzada:
Las estructuras de tierra reforzada son terraplenes donde el suelo es su principal
componente; y dentro de este, en el proceso de compactación, se colocan elementos de
refuerzo para aumentar su resistencia a la tensión y al cortante. Internamente deben su
resistencia principalmente, al refuerzo y externamente actúan como estructuras masivas
por gravedad. Son fáciles de construir. Utilizan el suelo como su principal componente.
Puede adaptarse fácilmente a la topografía. Permite construirse sobre fundaciones débiles,
tolera asentamientos diferenciales y puede demolerse o repararse fácilmente, pero se
requiere espacio disponible superior al de cualquier otra estructura de contención.
Los muros en piedra son estructuras construidas con bloques o cantos grandes de roca,
los cuales se colocan unos sobre otros en forma manual o al volteo. El tamaño de los
bloques utilizados generalmente supera las 3 pulgadas y pueden utilizarse bloques hasta
de 1 metro de diámetro si se tiene equipo adecuado para su colocación. El diseño consiste
en determinar las dimensiones exteriores del terraplén. El ancho de la base del pedraplén
generalmente, es superior a su altura o por lo menos igual. El ángulo de inclinación de
la pared exterior depende del tipo de roca, tamaño y angulosidad. Para bloques grandes
se pueden utilizar pendientes de hasta 1/6 H: 1B. El ancho mínimo de la parte superior
del muro es de 1 metro. Se acostumbra colocarle un geotextil en la interfase entre el
piedraplén y el suelo, y un subdren en forma similar a los muros en gaviones.
Selección del tipo de estructura de contención Los siguientes factores deben tenerse
en cuenta para seleccionar el tipo de muro de contención: a. Localización del muro de
contención propuesto, su posición relativa con relación a otras estructuras y la cantidad
de espacio disponible. b. Altura de la estructura propuesta y topografía resultante. c.
Condiciones del terreno y agua freática. d. Cantidad de movimiento del terreno aceptable
durante la construcción y la vida útil de la estructura, y el efecto de este movimiento en
muros vecinos, estructuras o servicios. e. Disponibilidad de materiales. f. Tiempo disponible
para la construcción. g. Apariencia. h. Vida útil y mantenimiento
• Recuperación de cárcavas originadas por remociones en masa.
Cuando las cárcavas se originan por movimientos en masa la labor principal es evitar el
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Muros en Piedra (Pedraplenes):
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MOVIMIENTOS EN MASA
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ingreso de agua a la zona inestable y el drenaje rápido del área. Por ello las obras comienzan
siempre en la cabeza de la cárcava y no en la base, pues se busca atacar la causa que
origina el proceso para luego estabilizar el terreno. Los pasos a seguir se enumeran a
continuación:
a. Aislar la cabeza de la cárcava para evitar el ingreso de personas y animales.
b. Ubicar las aguas que están originando el deslizamiento como tuberías rotas de
acueducto o alcantarillado y cunetas de carreteras. En el caso de tuberías rotas,
deben ser clausuradas de inmediato y reparadas.
c. Debe rectificarse el peralte de las vías dejando la inclinación el peralte hacia el
talud superior. Luego deben rectificarse las cunetas, colocar disipadores de energía
según se la pendiente y adecuar las alcantarillas. Deben hacerse ventanas de
evacuación a lo largo de las vías para repartir el exceso de agua en zonas seguras.
d. Con ayuda de un pisón deben sellarse todas las grietas presentes en la zona de
derrumbe.
e. Se ubican los drenajes naturales. Se trazan y construyen los filtros, tantos
como sean necesarios según el área que ocupe la cárcava. Los filtros deben llevar
trinchos de amarre.
En caso de que el derrumbe esté activo, se construye un filtro central para evacuar
el agua lo más rápido posible y luego se prosigue con las demás obras.
f. Se comienza la construcción de terrazas de estabilización, trinchos escalonados y
disipadores simples de energía comenzando por la cabeza de la cárcava.
g. Se establece cobertura multistrata (múltiples estratos) en las terrazas de
estabilización.
• Recuperación de cárcavas originadas por erosión hídrica
Cuando los surcos y cárcavas se han originado por causas diferentes a movimientos
en masa, en donde no hay problema por aguas infiltradas y los procesos son producto
de intervenciones como deforestación, labranza, ausencia de cobertura, las obras bio
ingenieriles se enfocan a estabilizar los taludes de las cárcavas y a disipar la energía del
agua de escorrentía que corre por los surcos para frenar el proceso y ayudar a que la
vegetación natural pueda volver a establecerse.
En estos casos los pasos a seguir son:
a. Aislar la cabeza de la cárcava para evitar el ingreso de personas y animales.
c. Establecer trinchos escalonados disipadores de energía en la cabeza de la
cárcava.
d. Estabilizar el fondo de la cárcava mediante disipadores simples siembra de
estacas de fácil rebrote.
e. Construir trinchos escalonados con alturas inferiores a 50 cm para estabilizar los
taludes de las cárcavas.
f. Establecer coberturas multiestratas.
• Drenes subhorizontales o filtros
Los movimientos en masa ocurren por una sobresaturación del suelo, lo que aumenta la
presión de poros y con ayuda de la fuerza de gravedad el terreno sede, se desprende y cae.
En razón a que es el agua la causa que origina el problema, antes de realizar obras de
estabilización es necesario drenar el terreno y asegurar que el agua de infiltración tenga
un lugar seguro por donde ser evacuada. Para ello, se recurre a la construcción de filtros,
que dependiendo del material que se utilice, se clasifican en filtros vivos y filtros no vivos.
Los filtros vivos se construyen utilizando guadua mientras que los no vivos se construyen
utilizando piedra songa, gravilla y tubos de gress como medio poroso para evacuar el agua.
Los pasos a seguir para la construcción de filtros para evacuación de aguas subsuperficiales
son los siguientes:
a. Se ubican los agrietamientos del terreno que marcan sitios de inestabilidad y se
sellan.
b. Se ubican las depresiones y drenajes naturales que pueden servir para evacuar
el agua. Son identificables pues se ve agua brotando del subsuelo. Si no las hay, se
ubican unos drenajes principales hacia el centro y lados del talud o zona inestable.
c. Se trazan canales secundarios en espina de pescado que deben desembocar a los
canales principales de evacuación. Al trazar los canales secundarios es importante
que el ángulo de desviación sea agudo (menor de 90º) para ayudar a la evacuación
rápida del agua. Si el ángulo queda recto, el agua se infiltra y no evacua.
d. Se excavan los drenajes. El ancho de los filtros varía entre 0,5 y 0,7. La profundidad
de los filtros es la profundidad del nivel freático encontrado en cada sitio y deben
coincidir con terreno firme. Puede variar entre 0,5 y 2,5 metros.
Cuando hay peligro inminente de deslizamiento, se construye en un solo día
rápidamente, un solo drenaje central para evacuar el agua. Luego se prosigue con
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b. Hacer una ronda de coronación en la parte superior de la cárcava para evitar el
ingreso de aguas de escorrentía de las zonas más altas.
MOVIMIENTOS EN MASA
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el resto de la obra.
e. Se llenan las zanjas principales con guadua. Si el filtro es muy profundo, lleva 5
o 6 tendidos de guadua, luego se coloca un espedón de pasto y se termina de tapar
con tierra. Los filtros secundarios llevan de 2 a 4 tendidos de guadua. El espedón de
pasto retiene los sedimentos y evita que el filtro se colmate. Se espera que con el
tiempo, el pasto y algunas de las guaduas broten y se establezcan como cobertura
en superficie.
Las guaduas no necesitan ser perforadas ni se deben quitar los tabiques. Tal como
se cortan, se entierran. Debe ser guadua verde sin curar.
f. Se construyen trinchos para dar estabilidad a los filtros
g. Se siembran estacas de coberturas de múltiples estratos en los trinchos