IV TALLER INTERNACIONAL DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIO AMBIENTE. TMAG.01 PARTICULARIDADES EN LA EVALUACION DE RIESGO DE OCURRENCIA DE DESLIZAMIENTOS DE LADERAS. Ernesto Rocamora Alvarez Grupo de Aguas Terrestres del Instituto de Geofísica y Astronomía, Calle 212 # 2906 e/ 29 y 31, La Coronela, La Lisa, Ciudad de La Habana, CP 11600, Cuba. Email: [email protected] RESUMEN La estabilidad de laderas es uno de los aspectos más importantes a ser considerados por los proyectos ingenieriles y un elemento básico en la evaluación ambiental de un territorio. Dentro de los elementos más importantes, que tradicionalmente intervienen sobre la estabilidad de laderas, los especialistas han coincidido en identificar a aquellos que se relacionan con la inclinación del talud, las propiedades físico-mecánicas de los suelos y rocas, la estratificación y fracturación de los macizos, y las acciones antrópicas. En recientes estudios de detalles, para la evaluación ambiental de extensos territorios, ha sido de mucha utilidad el análisis del nivel de influencia que, cada elemento, puede representar para un caso de estudio en particular. Este análisis se ha basado fundamentalmente en establecer un pronóstico de cambios en las propiedades físico-mecánicas de los suelos y rocas, por la acción de factores del Medio, y evaluado bajo los criterios de estabilidad de laderas. Por otra parte se ha iniciado un proyecto de investigación (Proyecto FFG) el cual tiene entre sus objetivos más importantes el análisis de la interrelación que se establece entre elementos como la estratificación y la morfología local, con propiedades de estado de los suelos y rocas, y utilizado como fundamento básico para establecer pronósticos del fenómeno y diseñar medidas óptimas puntuales. Los primeros resultados, aún en fases tempranas de análisis, demuestran como el procesamiento de estas interrelaciones de factores, tienen una tendencia a posibilitar el tratamiento de particularidades en el análisis de estabilidad. ABSTRACT The slope stability is one of the more important aspects to be considered by the engineering projects and a basic element in the environmental evaluation of a territory. Through the elements that intervene in the slope stability, the specialists have coincided in identifying those that are related with the inclination of the surfer, the rocks and soil physical-mechanical properties, the stratification and fracturation of the massif and the antropic actions. In recent studies, for the environmental evaluation of territories, it has been of a lot of utility the analysis of the influence that, each element, it can represent in the case of study. This analysis has been based on establishing a presage of changes in the rock and soil physical-mechanical properties. From other point of view an investigation project has begun (Project FFG) which has among its more important objectives, the analysis of the interrelation between the stratification and the local morphology, with soils and rocks properties. The first results, still in early phases of analysis, demonstrate as the prosecution of these factors, they have a tendency to facilitate the treatment of particularities in the stability analysis. MEMORIAS GEOMIN 2001, LA HABANA, 19-23 DE MARZO. ISBN 959-7117-10-X TMAG - 1 IV TALLER INTERNACIONAL DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIO AMBIENTE. TMAG.01 Introducción Los problemas que presenta la estabilidad de taludes y laderas han sido objeto de análisis en varios dominios de la actividad humana y con especial atención en los incluidos en la ingeniería. Sin embargo dada la diversidad de tipos de inestabilidades que se producen, se hace necesario además, la comprobación de factores relacionados con los rasgos morfológicos e ingeniero-geológicos que constituyan elementos previos para un detallado análisis y la solución/corrección de las zonas afectadas. Criterios y particularidades en la evaluación de riesgos Los reconocimientos generales tienen un alcance predeterminado en la literatura especializada los cuales se sugieren para obtener una anticipación a los problemas de deslizamientos y roturas previsibles en una zona determinada. En estos estudios se llegan a establecer zonas susceptibles al deslizamiento, signos de movimientos antiguos, tipos de rotura y hasta una estimación de las profundidades de las superficies de deslizamiento. En etapas mas avanzadas de las investigaciones, se llegan a detalles sobre las propiedades físico- mecánicas de los macizos y otros factores morfométricos e ingeniero-geológicos que influyen directamente en la estabilidad de laderas. Estos factores analizados, condicionan la estabilidad y sugieren las posibles acciones para mantener índices de seguridad aceptables a la ocurrencia de los fenómenos descritos. Si bien es importante la evaluación de las zonas susceptibles a deslizamientos, también es importante determinar el nivel de riesgo de ocurrencia de estos fenómenos, caracterizado por el análisis de detalles de una serie de factores que intervienen en la dinámica del proceso. En estos análisis de riesgo se ha podido demostrar que son dos las direcciones principales, que se deben seguir durante el progreso de la investigación: 1- Establecer los criterios de estabilidad sobre la base de las condiciones de estado del macizo, considerando algunos elementos del sistema pero generalizando otros. Este aspecto es el más común dentro de las investigaciones ingeniero-geológicas a obras ingenieras relacionadas con laderas o taludes, donde el nivel de generalización de los factores y propiedades del macizo estará en dependencia de la categoría de proyecto de la obra y la apreciación del investigador. 2- Establecer los criterios de estabilidad sobre la base de las capacidades de transformación o cambio que puedan ocurrir en las propiedades de los suelos y rocas que conforman al macizo o su morfología, por la acción de factores meteorológicos o antrópicos. Este aspecto ha ganado importancia en los estudios ambientales territoriales, como criterio de pronóstico de la ocurrencia del deslizamiento. Tanto es así que entre los objetivos del proyecto "Pronóstico de ocurrencia de fenómenos físico-geológicos a partir de su evaluación ingeniero-geológica (Proyecto FFG)”, se destaca la conformación de un método de evaluación cuantitativa del riesgo de ocurrencia y vulnerabilidad local a los movimientos de masas en laderas y taludes, partiendo de estos factores del Medio. MEMORIAS GEOMIN 2001, LA HABANA, 19-23 DE MARZO. ISBN 959-7117-10-X TMAG - 2 IV TALLER INTERNACIONAL DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIO AMBIENTE. TMAG.01 Si analizamos este último aspecto descrito anteriormente, tomando para ello los resultados de ensayos del laboratorio de mecánica de suelos, realizados en muestras de suelos que debían quedar saturados por la construcción de un complejo hidráulico, podemos observar el comportamiento de las propiedades físico-mecánicas que van a intervenir en los cálculos de estabilidad de taludes. Tabla I- Parámetros físico-mecánicos de un suelo limo-arcilloso en estado natural y saturado Parámetro Estado natural Estado de saturación Humedad natural, % 22 37 Densidad húmeda, g/cm3 1.75 1.70 Saturación, % 60 99 Cohesión, Kg/cm2 0.47 0.28 Angulo de fricción interna, grados 16 14 Hinchamiento libre, % 5 0 Uno de los aspectos más significativos es la relación que se establece entre el % de humedad del suelo y su hinchamiento, si te tiene en cuenta que en estas condiciones es significativo el decrecimiento de otros parámetros de resistencia (Figura1). Partiendo de estas condiciones analizadas, el análisis que se propone para la determinación del riesgo de ocurrencia de deslizamiento en laderas y taludes, esta basado en un primer factor, dado por la interelación entre la heterogeneidad litológica del macizo, el estado de las propiedades físico-mecánicas de las capas de suelos y rocas, y el ángulo de talud. Este criterio exige de una evaluación detallada, donde es precisamente la generalización de la dinámica del fenómeno la que induce al principal error en los cálculos de estabilidad, o se minimiza el verdadero grado de influencia de un factor dentro del proceso. Estas consideraciones se explican con casos de estudios, sobre los cuales se está basando el citado Proyecto FFG. Un primer ejemplo de estudio ha sido evaluado en el Valle el río San Juan, Provincia de Pinar del Río, donde la ladera de una montaña con inclinación de 65-70º (Figura 2a), está conformada por una capa A de sedimentos eluviales, que como capa de intemperismo de solo 1.00-1.50 m de espesor, cubre las calizas fracturadas de la capa B. El análisis de estabilidad global en la sección descrita (figura 2b), demostró que el talud es totalmente estable a un deslizamiento circular por su base (CS=1.78) y que al considerar la saturación de esta capa, por la construcción de un embalse aguas abajo, el CS solo decrece hasta 1.42. Sin embargo si se particulariza el análisis y se tiene en cuenta un posible deslizamiento por reptación de la capa A (figura 2c), el riesgo de ocurrencia es nulo (CS=1.60) para condiciones naturales, llegando a ser alto para condiciones de saturación de esta capa (CS=1.14) al quedar inundada por el NAN de la Presa proyectada. Es de destacar que para el caso que se analizó, el volumen de material que se hubiera MEMORIAS GEOMIN 2001, LA HABANA, 19-23 DE MARZO. ISBN 959-7117-10-X TMAG - 3 IV TALLER INTERNACIONAL DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIO AMBIENTE. TMAG.01 deslizado, hacia la presa, alcanzaría los 20000 m3, lo que podría haber provocado una situación muy peligrosa. Otro caso que llama al análisis, partiendo de la misma interelación de factores descrita anteriormente, y está representado en la figura 3a. Ahora el talud fue conformado para la construcción de un vial en una zona montañosa, estableciendo un CS para la estabilidad de dicho talud al deslizamiento circular por la base, no inferior a 1.50. Para el caso de los suelos limo-arcillosos de la capa A, de acuerdo a sus condiciones naturales de yacencia, el CS era también suficientemente alto, pero sin embargo en períodos de intensas lluvias ocurrían deslizamientos locales considerables, que muy a menudo también abarcaba y algunos volúmenes de la capa B (Figura 3b).