Universidad Nacional de Colombia GEOLOGÍA FÍSICA Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín 2013

Movimientos en masa Generalidades Factores que los controlan Tipos y clasificación Control

Generalidades Laderas Elementos más comunes del paisaje Amplias variaciones de tamaño, composición, suelo, pendientes, vegetación, procesos activos, ...

Generalidades Procesos gravitacionales (Movimientos en masa) Movimientos pendiente abajo de roca, regolito y suelo bajo la influencia directa de la gravedad No necesitan un medio de transporte (pueden o no involucrar agua) Suelen ser la etapa siguiente a la meteorización

Generalidades Valles fluviales Formados por la acción conjunta de la escorrentía y los procesos gravitacionales.

Factores que controlan los MM Adicionales a la gravedad, favorecen los MM 1. Agua y circulación (porosidad, permeabilidad) Su presencia en los poros destruye la cohesión o fricción interna entre las partículas del suelo, permitiendo que se deslicen fácilmente entre sí Reduce la resistencia interna de los materiales y facilita su movilización por la gravedad Añade peso adicional a los materiales

(Suelos cohesivos y friccionantes) Cohesión: componente de la resistencia de un material que depende de fuerzas electrostáticas entre partículas, presencia de cementante, acción de las raices vegetales, ... Suelos predominantemente arcillosos Fricción interna: componente de la resistencia de un material que depende de la fricción individual entre las partículas Suelos predominantemente arenosos

Factores que controlan los MM 2. Pendientes muy inclinadas Comunes en la naturaleza: socavación lateral de los ríos, erosión de las olas en las costas, ... Si la inclinación es muy alta, las pendientes se reajustan hasta alcanzar ángulos cercanos al ángulo de reposo También produce movimientos en materiales cohesivos, regolito y roca viva.

(Ángulo de reposo) Ángulo más alto en el que un material granular no consolidado se mantiene estable. Oscila entre 25° y 40 y depende de la forma y tamaño de los granos = Fricción interna Arena

Factores que controlan los MM 3. Vegetación Proporcionan protección contra la erosión y ayudan a estabilizar las pendientes (las raíces unen suelo y regolito) Uso del suelo + Pendiente + Agua: desencadenan muchos MM 4. Sismos Implican fuerzas adicionales a las que soportan los materiales, refuerzan la acción de la gravedad

Factores que controlan los MM 5. Clima (temperatura, precipitación, vientos, ...) No solo en magnitud sino en periodicidad (ciclos climáticos anuales o bianuales) 6. Tipo y estado de la roca y del suelo 7. Presencia de discontinuidades estructurales (fallas, diaclasas, planos de estratificación, contactos entre unidades, foliaciones, ...) 8. Actividad antrópica (obras civiles, minería, deforestación, ... peso)

Tipos y clasificación La clasificación de los MM se realiza según varios criterios 1. Tipo de material En roca En suelo y regolito (derrubios, lodo, tierra) 2. Velocidad del movimiento (muy variable) Caídas y avalanchas: velocidades muy altas (en muchos casos no hay contacto con la superficie / el aire atrapado y comprimido bajo los materiales favorece su desplazamiento)‏ Deslizamiento Reptación: movimiento muy lento, casi imperceptible

Tipos y clasificación 3. Tipo de movimiento 4. Tamaño - Desprendimientos: caída libre de fragmentos sueltos de cualquier tamaño (roca y/o suelo). Común en pendientes muy empinadas. - Deslizamientos (más comunes): el material se mantiene aproximadamente junto (conserva cierto grado de unión) y se mueve a lo largo de una superficie bien definida, que puede ser plana (discontinuidad estructural) o circular - Flujos: el material se desplaza pendiente abajo en forma de un fluido viscoso. Normalmente están saturados en agua y se mueven siguiendo formas lobulares 4. Tamaño Pequeños (<1E5 m3), medianos (1E5–1E6 m3), grandes (1E6– 1E9 m3), megadeslizamientos (>1E9 m3)

Tipos y clasificación Deslizamiento en suelo Desprendimiento (caída) de rocas Flujos (Armero, 1985)‏

Tipos y clasificación

Tipos y clasificación

Tipos y clasificación Desprendimientos de roca Caída libre de fragmentos de cualquier tamaño

Tipos y clasificación Desprendimientos de roca

Tipos y clasificación Desplome (deslizamiento rotacional) Deslizamiento hacia abajo de una masa de rocas o material no consolidado que se mueve como una unidad a lo largo de una superficie curva Normalmente son lentos y no viajan muy lejos Comunes en acumulaciones gruesas de suelos cohesivos La superficie de ruptura es cóncava, con forma de cuchara Forma escarpes en la parte superior (cicatrices) A menudo consta de varios bloques o escalones Comunes en valles fluviales (socavación de la base por los ríos) o por excesos de carga sobre las pendientes

Tipos y clasificación Desplome (deslizamiento rotacional)

Tipos y clasificación Desplome (deslizamiento rotacional)

Tipos y clasificación Desplome (deslizamiento rotacional)

Deslizamiento rotacional en Giraldo, Antioquia (Septiembre de 2010) Tipos y clasificación Desplome (deslizamiento rotacional) Deslizamiento rotacional en Giraldo, Antioquia (Septiembre de 2010)

Tipos y clasificación Deslizamientos de rocas y translacionales Bloques rocosos se sueltan y se deslizan pendiente abajo a lo largo de superficies planas. Si el material es poco consolidado se llaman deslizamientos de derrubios Movimientos rápidos y destructivos Ocurren donde los estratos están inclinados a favor del movimiento, o donde hay diaclasas y fracturas paralelas a la superficie El agua puede actuar como lubricante de las superficies de deslizamiento

Tipos y clasificación Deslizamientos de rocas y translacionales

Tipos y clasificación Flujo de derrubios (coladas de barro) Movimiento rápido de suelo y regolito, con cantidades abundantes de agua Comunes en regiones semiáridas (la lluvia arrastra material hacia los cauces) y en las laderas de volcanes (lahares) Normalmente siguen los cañones y cauces fluviales Su velocidad depende de su contenido de agua (moderada) Crean abanicos aluviales cuando se depositan Avenidas torrenciales: flujos de gran velocidad, que involucran además árboles, cantos de roca, ... Lahares: capas de cenizas y materiales piroclasticos saturados de agua, que fluyen pendiente abajo siguiendo los cauces existentes.

Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999 Tipos y clasificación Flujo de derrubios (coladas de barro) Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999

Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999 Tipos y clasificación Flujo de derrubios (coladas de barro) Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999

Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999 Tipos y clasificación Flujo de derrubios (coladas de barro) Avenidas torrenciales del Estado Vargas, Venezuela, 1999

Tipos y clasificación Flujo de derrubios (coladas de barro) Lahar, Armero, 1985

Tipos y clasificación Flujo de tierra Se forman en las laderas (no en los cauces) de colinas, en áreas húmedas durante épocas de precipitación abundante El agua satura el suelo y el regolito, el material se desgaja (dejando una cicatriz) y forma una masa lobular que fluye pendiente abajo Tamaño variable (desde unos m hasta km) Se desarrollan en arcillas y limos con poco % de arenas y clastos gruesos Viscosos, se mueven lentamente (mm/día a m/día)

Tipos y clasificación Flujo de tierra

Tipos y clasificación Movimientos lentos Mucho más importantes y frecuentes que los rápidos - Reptación: movimiento superficial, descendente y gradual de suelo y regolito. Ocurre por expansiones y contracciones del suelo (hielo/deshielo o humedad/sequía) o al saturarse éste de agua (pierde cohesión y fluye lentamente) Muy lento (cm/año), no es observable - Solifluxión: común en regiones subpolares. El material no consolidado y saturado se mueve lentamente sobre la capa de permafrost (T<0°C) impermeable

Tipos y clasificación Reptación:

Tipos y clasificación Otros - Hundimiento (subsidencia): desplazamiento subvertical del terreno, lento y progresivo, como resultado de la construcción de túneles, galerías, minas y de la presencia de agua subterránea - En cuña: la combinación de varios planos de discontinuidad estructural define cuñas de roca susceptibles de deslizarse - Compuestos: combinación de 2 o más tipos de movimiento en masa (frecuente)

Control Mediante obras civiles: Muros de contención Anclajes en roca Barreras de retención Filtros para agua subterránea Cunetas para agua superficial Inyección de aglutinantes al terreno Correcciones topográficas (reducción de peso) Revegetalización

Control

Control Material de retención y filtro Bermas en los taludes

Control Las bermas ayudan a reducir el peso del terreno por encima de una superficie de falla Terreno original Bermas Nivel de la vía Superficie de falla

Control Pernos en los taludes de la doble calzada Bello-Hatillo

Control Taludes en la doble calzada Bello-Hatillo

(Desde la perspectiva ingenieril) Balance entre dos tipos de fuerzas: Motoras (peso, presión de poros, sismos) Resistentes (fricción) Factor de seguridad FS = FR / FM FS>1.25: Casi nunca se cae 1.05<FS<1.25: A veces se cae FS<1.05: Casi siempre se cae