Sergio Sepúlveda – Marisol Lara Caídas de Bloques (“Rockfalls”) Remociones en Masa Sergio Sepúlveda – Marisol Lara

Causas: infiltración de agua en grietas producto de precipitaciones, procesos de hielo-deshielos en climas fríos, meteorización de la roca, sismos, entre otros. Condicionantes: geología-geotecnia, geometría de la ladera

Pierson et al., 1990. Categoría Frecuencia de caídas Pocas Ocasionales Muchas Constantes Altura de ladera [m] ~7,5 ~15 ~22,5 ~30 Condición estructural Discontinuidades, orientación desfavorable c/r a la ladera Discontinuidades, orientación al azar Discontinuidades, orientación favorable Estructuras continuas, orientación favorable Condición superficie Rugosa, irregular Ondulada Planar Suave Características erosivas Pocas, mal distribuidas en la superficie de ladera Ocasionales, mejor distribuidas en ladera Muchas, bien distribuidas en ladera Demasiadas, bien distribuidas en ladera Clima y presencia de agua en ladera Pocas a moderadas precipitaciones; sin periodos de hielo, o nula presencia de agua en ladera Precipitaciones moderadas o periodos de hielo cortos, o presencia de agua intermitente en ladera Gran cantidad de precipitaciones o periodos extensos de hielo, o presencia de agua continua en ladera Gran cantidad de precipitaciones y periodos extensos de hielo, o presencia de agua continua en ladera y periodos extensos de hielo Pierson et al., 1990.

Mecanismos de generación 1. Despegue de un bloque de roca o suelo de una ladera de alta pendiente con poco o nulo cizalle en la superficie de despegue. Común en laderas socavadas por erosión.

Mecanismos de generación 2. Deslizamiento en bloque (planar, cuña, toppling) en ladera de alta pendiente, que por condiciones topográficas sigue su trayectoria como una caída (movimiento complejo deslizamiento-caída). A su vez, grandes caídas de bloques pueden causar avalanchas de rocas o flujos de detritos.

Superficies de despegue Diaclasas, planos de estratificación. Fracturas de tensión formadas cerca de la superficie de acantilados o laderas de alta pendiente por relajamiento de stress, que se siguen abriendo por infiltración de agua y meteorización.

Movimiento Caída libre (ladera 0.25:175º) Botando (ladera 0.5:160º) Rodando (ladera 1:145º) Movimiento muy rápido (> 3 m/min) a extremadamente rápido (> 5 m /sec).

Los bloques pueden poseer alta energía cinética. Pueden distribuirse en una gran superficie al pie de la ladera 25º-35º Por ambos motivos, usualmente constituyen un riesgo importante para personas, casas u obras de infraestructura ubicadas al pie de las laderas. Vegetación es un indicio de grado de actividad.

Sismo 28 Agosto 2004 Camino Curicó-Los Queñes

Modelos de Movimiento Fuerzas que controlan el movimiento son la gravedad y los coeficientes de fricción y de restitución de los materiales. Interacciones entre bloques se pueden omitir ya que fuerzas son pequeñas comparadas con las anteriores.

Modelo de Caída Botando (bouncing) Combinación de caída libre y botes en la superficie de la ladera.

Modelo de Caída En caída libre, las trayectorias son: x = Vx t y = (H + ho) + Vy t – ½ g t2 Vx y Vy son las componentes de la velocidad inicial del bloque. (H + ho) es la altura inicial del bloque.

La intersección del bloque en movimiento parabólico con la ladera se da a: x* = A + [A2 + 2 Vx2 (ho/g)] ½ y* = H – x* tan q Donde A = (Vy / Vx + tan q) Vx2 /g y las velocidades justo antes de la colisión son: Vx’= Vx Vy’= Vy – g t = Vy – (g x* / Vx)

Con la colisión, la velocidad cambia por una disminución de la energía, representada por coeficientes de restitución normal y tangencial. Rn y Rt usados normalmente dependen del tipo de material y resistencia de la ladera, vegetación, etc. También dependen de la forma y tamaño del bloque, ángulo de colisión, etc.

Las nuevas velocidades son: Vx’’= cos q A1 – sin q A2 Vy’’= - cos q A2 – sin q A1 Donde A1 = Rt (cos q Vx’ – sin q Vy’) A2 = Rn (sin q Vx’ + cos q Vy’) (Notar que Vn’’= -Rn Vn’; Vt’’= Rt Vt’)

Si la ladera continúa, se hace una nueva iteración usando las nuevas velocidades y la nueva altura y largo horizontal de la ladera: H’= H – L/H x* L’ = L – x* Así se puede calcular los lugares más probables de caída de los bloques para poder diseñar medidas de mitigación (rejas, muros, zanjas, etc.)

Métodos de evaluación para el alcance de una roca Rocfall (Rocscience Inc.) distancia que recorre la roca y la ubicación que alcanza cuando se detiene. Parámetros de entrada del programa: geometría de la ladera, velocidad inicial, coeficientes de restitución, rugosidad de la ladera y ángulo de fricción del material.

a) Geometría de la ladera: perfil de la ladera b) Velocidad inicial: en función de su aceleración inicial. c) Coeficientes de Restitución: mas altos en materiales más frescos d) Rugosidad de la ladera: la influencia de la rugosidad de la superficie en la trayectoria de la roca es función tanto de la superficie de la ladera como del tamaño de los bloques de roca que caen. e) Ángulo de fricción f del material: obtenido mediante ensayos de laboratorio o bien de tablas existentes donde se relaciona con el tipo de roca y sus características.