Plan de Manejo Integral para la Mitigación del Riesgo Geológico que afecta al sector Las Lomas del barrio San Francisco de la ciudad de Cartagena

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

3. ALCANCE

4. MARCO TEORICO
4.1. LOCALIZACIÓN
4.1.1. SECTOR LAS LOMAS DEL BARRIO SAN FRANCISCO EN LA CIUDAD DE CARTAGENA DE INDIAS
4.1.2. DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO DENTRO DEL SECTOR LAS LOMAS
4.2. NOMENCLATURA DE LOS MOVIMIENTOS EN MASA
4.3. CRITERIOS BASICOS PARA LA ELABORACIÓN DEL PLAN DE MANEJO INTEGRAL
4.3.1. EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE UN TALUD
4.3.1.1. CONCEPTO DEL FACTOR DE SEGURIDAD
4.3.1.2. EQUILIBRIO LIMITE Y FACTOR DE SEGURIDAD
4.3.2. MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL FACTOR DE SEGURIDAD
4.3.2.1. MÉTODO DE TABLAS O NÚMERO DE ESTABILIDAD
4.3.2.2. MÉTODO DEL TALUD INFINITO
4.3.2.3. MÉTODO DEL BLOQUE DESLIZANTE
4.3.2.4. MÉTODO ORDINARIO O DE FELLENIUS
4.3.2.5. MÉTODO DE BISHOP
4.3.2.6. MÉTODO DE JANBÚ
4.3.2.7. COMPARACIÓN DE LOS DIVERSOS MÉTODOS
4.3.2.8. SOFTWARES PARA LA DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE SEGURIDAD
4.3.3. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL SUELO
4.3.4. MÉTODOS PARA DISMINUIR O ELIMINAR EL RIESGO
4.3.4.1. PREVENCIÓN
4.3.4.2. ELUSIÓN DE LA AMENAZA
4.3.4.3. ESTABILIZACIÓN
4.3.5. MÉTODOS PARA ESTABILIZAR TALUDES
4.3.5.1. CAMBIO DE LA GEOMETRÍA
4.3.5.2. DRENAJE
4.3.5.3. SOLUCIONES ESTRUCTURALES
4.3.5.4. BIOTECNOLOGÍA Y BIOINGENIERÍA
4.4. INDICADORES DE FUNCIONAMIENTO DEL PLAN DE MANEJO

5. METODOLOGÍA
5.1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE
5.2 DIAGNÓSTICO PRELIMINAR DE LA ZONA DE ESTUDIO
5.3 TRABAJO EN CAMPO
5.4 ANÁLISIS Y DIGITALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN
5.5 CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO
5.6 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD
5.7 EVALUACIÓN DEL RIESGO
5.8 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS PARA MITIGACIÓN DEL RIESGO Y DISEÑOS DE LAS MEDIDAS MÁS FAVORABLES
5.9 DISEÑO CONCEPTUAL DE OBRAS CIVILES

6. RESULTADOS
6.1. RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE
6.1.1. TOPOGRAFÍA
6.1.2. MODELO TRIDIMENSIONAL
6.1.3. CAMBIOS URBANÍSTICOS O PAISAJÍSTICOS EN LA ZONA DE ESTUDIO
6.1.4. GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
6.1.4.1. GEOLOGÍA
6.1.4.2. GEOMORFOLOGÍA
6.1.4.3. EXPLORACIÓN DEL SUELO
6.1.4.4. MODELO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO
6.1.4.5. ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA
6.1.5. HIDROLOGÍA
6.1.6. CONSIDERACIONES GENERALES ACERCA DE LA SISMICIDAD DEL ÁREA DE ESTUDIO
6.1.7. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
6.1.8. ANÁLISIS DE SUSCEPTIBILIDAD, AMENAZA, VULNERABILIDAD Y RIESGO POR MEDIO DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
6.2. DIAGNÓSTICO PRELIMINAR DE LA ZONA DE ESTUDIO
6.2.1. FACTORES CONTRIBUYENTES A LOS MOVIMIENTOS EN MASA OCURRIDOS EN SAN FRANCISCO
6.2.1.1. PRECIPITACIONES DEBIDAS AL FENÓMENO DE LA NIÑA DURANTE EL PERIODO CORRIDO ENTRE JUNIO DE 2010 Y DICIEMBRE DE 2011
6.2.1.2. CAMBIOS HIDROGEOLÓGICOS EN LA ZONA ESTUDIO POR EFECTOS ANTRÓPICOS
6.2.1.3. SUPERPOSICIÓN DE GRIETAS Y CUENCAS HIDROLÓGICAS
6.2.1.4. MALA DISPOSICIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS (BASUREROS ESCOMBROS) Y AUMENTO EN LA COBERTURA VEGETAL
6.2.1.4. FUGAS Y FILTRACIONES DE LAS REDES DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO
6.3. TRABAJO EN CAMPO
6.4. CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO
6.5. ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD
6.6. EVALUACIÓN DEL RIESGO
6.7. ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS PARA MITIGACIÓN DEL RIESGO Y DISEÑOS DE LAS MEDIDAS MÁS FAVORABLES
6.7.1. ALTERNATIVA 1 (EVACUACIÓN)
6.7.2. ALTERNATIVA 2 (ESTABLECIDA EN EL CONVENIO INTERADMINISTRATIVO)
6.7.3. ALTERNATIVA 3 (ESTABLECIDA POR AUTOR)
6.8. DISEÑO CONCEPTUAL DE OBRAS CIVILES

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Escalas recomendadas para la zonificación de amenaza a deslizamientos

Cuadro 2. Métodos de análisis de estabilidad de taludes

Cuadro 3. Listado de tablas para cálculo de estabilidad de taludes

Cuadro 4. Métodos de prevención de la amenaza o el riesgo

Cuadro 5. Métodos de elusión de amenazas de deslizamientos

Cuadro 6. Métodos de conformación topográfica para equilibrar fuerzas

Cuadro 7. Métodos de recubrimiento de la superficie del talud

Cuadro 8. Métodos de control de agua y presión de poros

Cuadro 9. Métodos de estructuras de contención

Cuadro 10. Métodos para mejorar la resistencia del suelo

Cuadro 11. Criterios para seleccionar un factor de seguridad para diseño de taludes

Cuadro 12. Relación de Información suministrada por entidades públicas

Cuadro 13. Parámetros de resistencia al corte C y Ø para análisis de estabilidad en condición actual de laderas en el sector Las Lomas de barrio San Francisco

Cuadro 14. Calificación de la estabilidad

Cuadro 15. Parámetros Intrínsecos y Detonantes

Cuadro 16. Puntajes de Susceptibilidad y Amenaza

Cuadro 17. Precipitaciones promedios mensuales, años 2010 y 2011

Cuadro 18. Resumen alternativa 1

Cuadro 19. Resumen alternativa 2

Cuadro 20. Resumen alternativa 3

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Morfología de un movimiento en masa

Figura 2. Diagrama de análisis, método del talud infinito

Figura 3. Esquema del método del bloque deslizante

Figura 4. Fuerzas que actúan sobre una dovela en los métodos de dovelas

Figura 5. Diagrama para determinar el factor go para el método de Janbú

Figura 6. Métodos para estabilizar un talud: (a) drenaje; (b) cambio de la geometría (Hunt 1984)

Figura 7. Muro de gravedad, de semigravedad y cantiléver

Figura 8. Muros de gavión

Figura 9. Tipologías de muros según su funcionalidad: (a) de sostenimiento; (b) de contención; (c) de revestimiento Figura

10. Sección transversal y frontal de una pantalla

Figura 11. Uso de la biotecnología en la estabilidad de taludes

Figura 12. Localización del proyecto

Figura 13. Levantamiento Topográfico Zona de Estudio

Figura 14. Modelo Tridimensional del Terreno en San Francisco

Figura 15. DEM generado con superposición de Mapa en DXF

Figura 16. Fotografía Aérea Vuelo C-987-20-62/S-21893 (1962)

Figura 17. Fotografía Aérea Vuelo C-987-20-62/S-21893 (1962) - IGAC (Ampliación Zona de Estudio)

Figura 18. Fotografía Aérea Vuelo R-744-10-77/S-4485 (1977) - IGAC

Figura 19. Fotografía Aérea Vuelo R-744-10-77/S-4485 (1977) - IGAC (Ampliación Zona de Estudio)

Figura 20. Fotografía Aérea Vuelo C-2228-22-85/S-33210 (1985) - IGAC

Figura 21. Fotografía Aérea Vuelo C-2228-22-85/S-33210 (1985) - IGAC (Ampliación Zona de Estudio)

Figura 22. Fotografía Aérea Vuelo C-2525-10-93/S-36814 (1993) - IGAC

Figura 23. Fotografía Aérea Vuelo C-2525-10-93/S-36814 (1993) - IGAC (Ampliación Zona de Estudio)

Figura 24. Geología Local

Figura 25. Geomorfología Local

Figura 26. Líneas de Perfil Estratigráfico definidas

Figura 27. Perfil Estratigráfico N° 1

Figura 28. Perfil Estratigráfico N° 2

Figura 29. Perfil Estratigráfico N° 3

Figura 30. Perfil Estratigráfico N° 4

Figura 31. Perfil Estratigráfico N° 5

Figura 32. Perfil Estratigráfico N° 6

Figura 33. Plano de Zonificación Geotécnica del área de estudio

Figura 34. Red de Flujo Superficial

Figura 35. Drenaje superficial en el sector de San Francisco

Figura 36. Delimitación de microcuencas en el área de estudio

Figura 37. Perfiles típicos considerados para el análisis de estabilidad

Figura 38. Análisis estático del perfil estratigráfico N°1

Figura 39. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°1

Figura 40. Análisis estático del perfil estratigráfico N°2

Figura 41. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°2

Figura 42. Análisis estático del perfil estratigráfico N°3

Figura 43. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°3

Figura 44. Análisis estático del perfil estratigráfico N°4

Figura 45. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°4

Figura 46. Análisis estático del perfil estratigráfico N°5

Figura 47. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°5

Figura 48. Análisis estático del perfil estratigráfico N°6

Figura 49. Análisis dinámico del perfil estratigráfico N°6

Figura 50. Estado de inestabilidad (Riesgo) en la zona

Figura 51. Grietas Vs Cuencas

Figura 52. Estado de la ladera

Figura 53. Zonificación del área de estudio

Figura 54. Zona Recomendada para evacuar

Figura 55. Planta general de obras de la alternativa 3

Figura 56. Obras de drenaje del convenio

Figura 57. Obras de refuerzo del suelo mediante pantalla piloteada

Figura 58. Localización de Inclinómetros y piezómetros a instalar

RESUMEN

Los escenarios de riesgo geológico que originan desastres naturales, muertes y perdidas económicas son causados por actividades humanas que alteran la normalidad y equilibrio del ambiente, entre las que se tienen la explotación errónea e irracional de los recursos naturales renovables como los bosques y el suelo y no renovables como los minerales, los cambios en los drenajes naturales, la construcción en zonas de ladera de alta pendiente o cualquier otra amenaza geológica, entre otras. Sin embargo para activar estos escenarios de riesgo y convertirlos en catástrofes es necesario llevarlos a una condición que supere su estado de equilibrio límite.

En virtud a estos cambios que generan escenarios de riesgo se deben elaborar planes de prevención y control para recuperar y mejorar su condición de estabilidad. El caso del barrio San Francisco en donde la población se vio afectada por fenómenos de remoción en masa producto de la alteración en las condiciones naturales de la zona y la llegada de la temporada invernal intensificada por el fenómeno de la Niña, es un claro ejemplo de la falta de planes de prevención en el distrito, y la falta de una política definida para la creación de dichos planes; por está razón es pertinente elaborar planes de manejo para la mitigación del riesgo, que garanticen el control de las condiciones desfavorables e impidan la propagación y ocurrencia de desastres.

Para elaborar el plan de manejo de San Francisco fue necesaria una fase investigativa para determinar causas y condiciones naturales y otra exploratoria en donde se definieron consecuencias, factores contribuyentes y eventos detonantes; así se definió un plan integral que contrarrestará la condición de riesgo, el mismo consta de dos métodos, uno de elusión de la amenaza a través de la evacuación de la zona y el otro de estabilización a través de obras de drenaje, perfilamiento del terreno y obras de contención.

Este plan de manejo se puede utilizar en cualquier lugar del distrito, donde no se pretenda recuperar urbanísticamente sino crear áreas de protección, pues es económico y garantiza la condición de equilibrio y/o estabilidad para este uso.

ABSTRACT

Geological risk scenarios that cause natural disasters, deaths and economic losses are caused by human activities that alter the normal balance and the environment, among which are erroneous and irrational exploitation of renewable natural resources such as forests and soil as nonrenewable minerals, changes in natural drainage, construction in areas of high slope or other geological threat, among others. However, to enable these scenarios and turn them into disaster risk must take them to a condition that exceeds its limit equilibrium state. Under these changes that generate risk scenarios should be developed for prevention and control plans for restoring and improving its stability condition. The case of San Francisco neighborhood where the population was affected by landslide phenomena result o f the alteration in the natural conditions of the area and the arrival of the winter season intensified by the La Nina phenomenon, is a clear example of lack of prevention plans in the district, and the lack of a clear policy for the creation of these plans, which is why it is appropriate to develop management plans for risk mitigation, to ensure control and prevent unfavorable propagation and disasters.

To develop the management plan of San Francisco was necessary investigative phase to determine causes and natural conditions and other exploratory where defined consequences, contributing factors and trigger events, and defined a comprehensive plan that will counter the risk condition, the same There are two methods, one of circumvention of the threat through the evacuation of the area and the other stabilization through drainage, terrain profiling and containment works.

This management plan can be used anywhere in the district, where it is intended to recover urbanistically but establishing areas because it is economical and ensures equilibrium condition and / or stability for this use.

1. INTRODUCCIÓN

Como resultado de las inexistentes políticas para la prevención, control y atención de desastres en nuestro distrito, se han observado los casos ocurridos en Manzanares, Nueva Granada, Nueve de Abril, Piedra Bolívar, Rincón Guapo, Loma del Diamante, San Francisco entre otros, donde los fenómenos de remoción en masa han ocasionado perdidas económicas e inmateriales a los habitantes de estos lugares. Sin duda el caso más relevante fue el del barrio San Francisco en donde más de 1200 familias que vivían en las 11 ha comprendidas entre los sectores Las Lomas, el Guerrero y Tanque fueron evacuadas de sus viviendas por este tipo de desastre natural, así mismo producto de las fallas ocasionadas en el terreno luego de ocurridos los movimientos, vemos que los sectores aledaños como San Bernardo, 20 de Julio y La Paz se encuentran expuestos al riesgo debido a la propagación de estos movimientos.

En el caso particular de San Francisco se realizaron actividades pertinentes para la reducción del riesgo, las cuales consistieron en la elusión de la amenaza, pero dichas actividades no satisfacen las necesidades de la zona ya que los movimientos en masa al no ser controlados mediante obras de contención y drenaje, han mostrado una tendencia a la propagación hacia la vía de acceso principal, hacia la calle los fundadores y hacia los sectores de La Paz y San Bernardo, presentando una amenaza inminente ante la futura llegada de inviernos recrudecidos por fenómenos atmosféricos, se establece en este sentido que los habitantes de los sectores aledaños al área afectada en San Francisco se encuentran en riesgo potencial ante los fenómenos de remoción en masa.

Considerando la problemática existente en San Francisco este proyecto plantea la realización de un plan de manejo para la mitigación del riesgo geológico en las once hectáreas afectadas de manera que se eviten o impidan futuras catástrofes en la zona de estudio y en las zonas aledañas. El desarrollo del plan de manejo consiste en el conjunto de actividades a realizar que den solución a los factores contribuyentes a la situación de riesgo como son el deterioro del ecosistema (variación en cuencas, vegetación, topografía, etc) por el efecto antrópico, y otras eventualidades ocasionadas por la mala disposición de lo s recursos y residuos.

El plan empleado en San Francisco puede servir de base para futuras investigaciones en el campo del control de desastres y reducción del riesgo ante amenazas naturales, así como para elaborar políticas de prevención y atención para emergencias relacionadas con fenómenos de remoción en masa.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Elaborar un plan de manejo integral para la mitigación del riesgo geológico que afecta al sector las lomas del barrio San Francisco de la ciudad de Cartagena, a partir de la determinación, análisis y evaluación de los escenarios de riesgo geológico.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Evaluar el grado de vulnerabilidad corporal y estructural a los diferentes tipos de geoamenazas, que afectan las viviendas e infraestructura existente, en el sector del
estudio y en sus inmediaciones.
- Determinar la amenaza geológica a la cual se encuentra sometida el área de estudio.
- Definir y analizar los escenarios de riesgo geológico que se puedan localizar en el sitio del estudio.
- Elegir la alternativa optima de ejecución a implementar para la mitigación del riesgo geológico presente en el sector.
- Diseñar conceptualmente las obras civiles planteadas en la alternativa a implementar para la mitigación del riesgo.

3. ALCANCE

Mediante el análisis y caracterización de la información recolectada, se determinó el factor de amenaza geológica, el grado de susceptibilidad a los fenómenos denudativos y la vulnerabilidad que presenta el sector Las Lomas del barrio San Francisco en la ciudad de Cartagena, en un total aproximado de 11 ha, que comprenden la zona de mayor problema tanto en erosión como en remoción en masa.

Se evaluaron las condiciones del medio que conllevaron a la determinación del riesgo conceptual (posibles heridos, víctimas mortales y pérdidas inmobiliarias), para establecer medidas correctivas o alternativas de solución que mitiguen el riesgo geológico, garantizando la estabilidad de las zonas comprometidas y/o salvaguardando el patrimonio material e inmaterial de los habitantes del sector y sus cercanías.

El presente proyecto se enfoca en un escenario que consta de las siguientes consideraciones:

1. El área de estudio no se volverá a utilizar como área urbanizable, sí no como un área de protección y/o control ambiental.
2. Se cuenta con los escenarios de riesgo geológico, entonces se comenzará por evaluar y corregir toda la información que llevo a la determinación de los mismos, para la evaluación se utilizarán dos métodos para la obtención del factor de seguridad.
3. Se establecerá una valoración a los escenarios de riesgo geológico que sirva de criterio para la escogencia de las alternativas de mitigación de riesgo.
4. El plan de mitigación integral contendrá todas las alternativas viables que aseguren la mitigación del riesgo geológico, pues neutralizarán los factores contribuyentes asociados a los fenómenos de remoción en masa.

4. MARCO TEORICO

4.1. LOCALIZACIÓN

4.1.1. Sector Las Lomas del barrio San Francisco en la ciudad de Cartagena de Indias.

Teniendo en cuenta la información primaria recopilada en campo, se pudo establecer que la zona de influencia del estudio está conformada por cinco sectores a saber: Lomas de San Francisco, África, San José, Pista y Poza. El área comenzó a ser urbanizada alrededor de los años 60 (1963) con la primera etapa de la urbanización “San Francisco”, promovido y ejecutado por el Instituto de Crédito Territorial.

El sector las Lomas se localiza hacia nororiente del Cerro de La Popa, en el Barrio San Francisco de la ciudad de Cartagena de Indias D.T. y C., es aledaño al Sector Guerrero y puede ser referenciado respecto a: el puesto de salud de la Cruz Roja, el biblioparque y el centro de vida del barrio en mención.

4.1.2. Delimitación del área de estudio dentro del sector las Lomas.

La zona de estudio se localiza en el sector las Lomas del barrio San Francisco, comprende un total aproximado de 11 ha, estudiadas por la Universidad de Cartagena mediante el convenio interadministrativo titulado “Evaluación Geotécnica y Diseños de Obras de Estabilización en las laderas del Sector Nororiental del Cerro de la Popa, Sector Las Lomas, en el barrio San Francisco, Casco urbano de Cartagena”, el proyecto se centra en esta zona por sus avanzados problemas de erosión y remoción en masa, los cuales se han propagado con este sector como epicentro, por lo que se ha venido aumentando el área en riesgo. De este modo sí es posible controlar o mitigar la problemática de la zona, se garantizará la seguridad de los sectores aledaños.

4.2. NOMENCLATURA DE LOS MOVIMIENTOS EN MASA

Antes de comenzar con el análisis de los elementos necesarios para la elaboración de un plan de manejo para la mitigación del riesgo geológico, en este caso para la protección de los elementos susceptibles o expuestos a fenómenos de remoción en masa, es relevante conocer de manera general la tipología y componentes de dichos fenómenos.

Según Suárez, los procesos geotécnicos activos de los taludes y laderas corresponden generalmente, a movimientos hacia abajo y hacia afuera de los materiales que conforman un talud de roca, suelo natural o relleno, o una combinación de ellos. Los movimientos ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por caída libre, erosión o flujos. Algunos segmentos del talud o ladera pueden moverse hacia arriba, mientras otros se mueven hacia abajo.

En la figura 1 se muestra un deslizamiento o movimiento en masa típico, con sus diversas partes cuya nomenclatura es la siguiente:

Figura 1. Morfología de un movimiento en masa

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fuente: Suárez, 1998.

- Escarpe principal: Corresponde a una superficie muy inclinada a lo largo de la periferia del área en movimiento, causado por el desplazamiento del material fuera del terreno original. La continuación de la superficie del escarpe dentro del material forma la superficie de falla.
- Escarpe secundario: Una superficie muy inclinada producida por desplazamientos diferenciales dentro de la masa que se mueve.
- Cabeza: Las partes superiores del material que se mueve a lo largo del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.
- Cima: El punto más alto del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. - Corona: El material que se encuentra en el sitio, prácticamente inalterado y adyacente a la parte más alta del escarpe principal.
- Superficie de falla: Corresponde al área debajo del movimiento que delimita el volumen de material desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de falla no se mueve.
- Pie de la superficie de falla: La línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno. - Base. El área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. - Pata o uña: El punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima. - Costado o flanco: Un lado (perfil lateral) del movimiento.
- Superficie original del terreno: La superficie que existía antes de que se presentara el movimiento.
- Derecha e izquierda: Para describir un deslizamiento se prefiere usar la orientación geográfica, pero si se emplean las palabras derecha e izquierda debe referirse al deslizamiento observado desde la corona mirando hacia el pie.

4.3. CRITERIOS BASICOS PARA LA ELABORACIÓN DEL PLAN DE MANEJO INTEGRAL

Para realizar el plan integral de mitigación de riesgo es necesario realizar la evaluación y análisis de los escenarios de riesgo y mediante la escogencia de un factor de seguridad para el suelo y tomar las correcciones necesarias considerando los factores contribuyentes a los fenómenos denudativos.

Dentro de los conceptos que se deben manejar para la elaboración de un plan de mitigación del riesgo geológico, se debe aclarar que lo importante es determinar la estabilidad del talud, asociar dicha estabilidad a todas las características intrínsecas del suelo, que combinadas con los agentes externos o de exposición del terreno (llamados también factores detonantes) produce una condición de riesgo, luego de manejar dicha relación se tratan cada una de las causas de posibles desastres y a medida de la necesidad se toman los correctivos pertinentes, eso es básicamente un plan de mitigación, claro que su complejidad, eficacia y eficiencia dependerá de los recursos económicos disponibles y el control por parte de las entidades gubernamentales.

4.3.1. Evaluación de la estabilidad de un talud

La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comúnmente se evalúa mediante métodos de estabilidad basados en el equilibrio límite del suelo. Estos métodos toman en cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa. La cuantificación de la estabilidad de un talud se basa en el concepto de factor de seguridad; más adelante se hace una breve descripción del concepto del factor de seguridad, la determinación o estimación de los parámetros de resistencia y los métodos de análisis.¹

4.3.1.1. Concepto del factor de seguridad

Se define como el cociente entre la resistencia al corte del suelo o roca a lo largo de una superficie de falla y los esfuerzos de corte que tienden a producir deslizamiento a lo largo de esa superficie de falla (Craig, 1986).²

La tarea del ingeniero encargado de realizar o calcular la estabilidad de un talud es determinar el factor de seguridad. El cual se define como:

Ecuación 1. Factor de Seguridad

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ecuación 2. Resistencia cortante del suelo

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ecuación 3. Esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie potencial de falla

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Donde cd y φd son, la cohesión efectiva y el ángulo de fricción que se desarrolla a lo largo de la superficie potencial de falla. Sustituyendo las ecuaciones 2 y 3 en la ecuación 1, obtenemos:

Ecuación 4. Factor de seguridad respecto a propiedades del suelo

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Podemos ahora introducir algunos otros aspectos del factor de seguridad, es decir, el factor de seguridad con respecto a la cohesión FSφ y se definen como sigue:

Ecuación 5. Factor de seguridad respecto a la cohesión

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ecuación 6. Factor de seguridad respecto a la cohesión

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Cuando se comparan las ecuaciones 4, 5 y 6, vemos que cuando FSc se vuelve igual a FSφ, ése es el factor de seguridad con respecto a la resistencia.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ecuación 7. Equivalencias del Factor de Seguridad FSs = FSc = FSφ

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Cuando FSs = 1, el talud está en un estado de falla inminente. Un valor de1.5 para el factor de seguridad con respecto a la resistencia es aceptable para un talud estable como se explica detalladamente en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Escalas recomendadas para la zonificación de amenaza a deslizamientos

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fuente: Suárez, 1998

4.3.1.2. Equilibrio limite y factor de seguridad

El análisis de los movimientos de los taludes o laderas durante muchos años se ha realizado utilizando las técnicas del equilibrio límite. Este tipo de análisis requiere información sobre la resistencia del suelo, pero no se requiere sobre la relación esfuerzo-deformación. El sistema de equilibrio límite supone que en el caso de una falla, las fuerzas actuantes y resistentes son iguales a lo largo de la superficie de falla equivalentes a un factor de seguridad de 1.0.

El análisis se puede realizar estudiando directamente la totalidad de la longitud de la superficie de falla o dividiendo la masa deslizada en tajadas o dovelas. Cada día se han mejorado los sistemas de dovelas desarrollados a inicios del siglo XX y existe Software muy fácil de utilizar. Generalmente, los métodos son de iteración y cada uno de los métodos posee un cierto grado de precisión.³

Manejando este concepto de equilibrio limite Suárez nos muestra un cuadro resumen (Ver Cuadro 2.) de los diferentes métodos de cálculos para el factor de seguridad partiendo de forma de la superficie de falla y su criterio de análisis.

Cuadro 2. Métodos de análisis de estabilidad de taludes

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

El Factor de Seguridad es empleado por los Ingenieros para conocer cuál es el factor de amenaza de que el talud falle en las peores condiciones de comportamiento para el cual se diseña. Fellenius (1927) presentó el factor de seguridad como la relación entre la resistencia al corte real, calculada del material en el talud y los esfuerzos de corte críticos que tratan de producir la falla, a lo largo de una superficie supuesta de posible falla:

F.S. = Resistencia al corte

Esfuerzo al cortante

En superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos resistentes y actuantes:

F.S. = Momento resistente

Momento actuante

Existen, además, otros sistemas de plantear el factor de seguridad, tales como la relación de altura crítica y altura real del talud y método probabilístico.

La mayoría de los sistemas de análisis asumen un criterio de “equilibrio límite” donde el criterio de falla de Coulomb es satisfecho a lo largo de una determinada superficie.

Se estudia un cuerpo libre en equilibrio, partiendo de las fuerzas actuantes y de las fuerzas resistentes que se requieren para producir el equilibrio. Calculada esta fuerza resistente, se compara con la disponible del suelo o roca y se obtiene una indicación del Factor de Seguridad.

Otro criterio es el de dividir la masa a estudiar en una serie de tajadas, dovelas o bloques y considerar el equilibrio de cada tajada por separado. Una vez realizado el análisis de cada tajada se analizan las condiciones de equilibrio de la sumatoria de fuerzas o de momentos.

F.S. = 6 Resistencias al corte

6 Esfuerzos al cortante

[...]

---

¹ SUÁREZ DÍAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS. Bucaramanga, Colombia. 1998.

² SUÁREZ DÍAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS. Bucaramanga, Colombia. 1998.

³ SUÁREZ DÍAZ, Jaime. Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas tropicales, Ediciones UIS. Bucaramanga, Colombia. 1998.